A nemzetközi expedícióban három orosz szakember vett részt. Alekszej Szityev vezette a kísérletet, a misszió orvosa Szuhrob Kamolov volt, és kutatóűrhajósként velük tartott Alekszandr Szmolenszkij. A legénységben a francia Romain Charles fedélzeti mérnökként dolgozott, az olasz Diego Urbina és a kínai Vang Jüe szintén kutatási feladatokat látott el. Az Orosz Tudományos Akadémia Orvosbiológiai Intézetében létrehozott kísérleti körülmények között a hat vállalkozó három szakaszban hajtotta végre az imitált repülést. 240 napig tartott a Földről a Marsra utazás, majd 30 napot tartózkodtak az űrkutatók a Vörös bolygón és újabb 240 nap alatt "tértek vissza" a Földre. A hosszú idő alatt az űrhajó legénysége több mint száz tudományos kísérletet hajtott végre. A Mars-űrhajó olyan különleges orvosi-műszaki egység volt, amelyben a lehető leghitelesebben kísérelték meg előidézni azokat a körülményeket, amelyek egy igazi Mars-expedíción várhatnak az űrhajósokra, a súlytalanság és a sugárzás kivételével. A kapcsolatot a külvilággal csupán a Központi Repülés­irányítással tarthatták. A központ teljes mértékben imitálni tudta a Marsra repülést, még a késlekedő rádiójeleket is.
A nagyszabású vállalkozásról a benne résztvevő Európai Űrkutatási Ügynökség és az orosz partner, a Roszkozmosz is elismerően nyilatkozott. Az utóbbi repülési programjainak vezetője bejelentette, hogy a Nemzetközi Űrállomáson a Mars–500 expedícióhoz hasonló kísérletet szeretnének végrehajtani néhány év múlva.