Après trois reports, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) s'est enfin élancée vendredi matin, cette fois sans que le compte à rebours ne soit interrompu. A 11h43 TU (13h43 heure de Paris), la fusée Atlas 5 décollait du centre spatial Kennedy sous les applaudissements de la foule, tandis que la tension était palpable au centre de contrôle où techniciens et journalistes pouvaient suivre l'évènement sur des écrans géants.
Après une mise en orbite de parking effectuée de façon idéale, le moteur du troisième étage du lanceur se rallumait à 12h32 TU, et six minutes plus tard, l'engin échappait définitivement à l'attraction terrestre et se trouvait inscrit sur une orbite solaire sur une trajectoire d'interception de la Planète rouge.
A 12h40 TU, la sonde se séparait de son étage propulseur désormais inutile, puis à 12h47, ses grands panneaux solaires se déployaient automatiquement. A 12h53 enfin, Mars Reconnaissance Orbiter transmettait à la Terre son premier diagnostic complet: tous les instruments fonctionnent normalement et les batteries se rechargent parfaitement.