1. Управляемый вход в атмосферу: Марсоход был сложен внутри аэродинамической капсулы, предохранявшей его во время космического перелёта и входа в атмосферу Марса. За 10 минут до входа в атмосферу от капсулы отсоединился перелётный модуль, который отвечал за питание, связь и разгон в процессе межпланетного полёта. Через минуту после этого при помощи двигателей, установленных на капсуле, было остановлено вращение (2 оборота в минуту) и произошла переориентация. Вход в атмосферу выполнялся с помощью абляционного теплозащитного покрытия из углеродных волокон, пропитанных фенолформальдегидной смолой (PICA). Это теплозащитное покрытие диаметром 4,5 м — самое большое из когда-либо запущенных в космос — замедлило за счёт абляции движение космического аппарата в марсианской атмосфере со скорости межпланетного перелёта 5,8 км/с до приблизительно двукратной скорости звука в атмосфере Марса, при которой возможно раскрытие парашюта. Большая часть компенсации ошибки при посадке выполняется алгоритмом управляемого входа в атмосферу, похожим на применявшийся астронавтами, возвращавшимися на Землю в ходе программы Apollo. Это управление использовало подъёмную силу, создаваемую аэродинамической капсулой, чтобы нивелировать любую обнаруженную ошибку по дальности и тем самым прибыть на выбранное место посадки. Чтобы аэродинамическая капсула обеспечивала подъёмную силу, её центр масс смещён от центральной оси, что вызывало наклон капсулы при атмосферном полёте, аналогично командному модулю Apollo. Это достигалось набором сбрасываемых балластов. Вектор подъёмной силы управлялся четырьмя парами двигателей реактивной системы управления, каждая пара создавала тягу около 500 Н. Способность изменять точку приложения подъёмной силы позволяла космическому аппарату реагировать на окружающую среду и маневрировать к зоне посадки. Перед раскрытием парашюта капсула сперва должна была сбросить оставшиеся балласты так, чтобы устранить смещение центра тяжести. Затем, на высоте около 10 км, при скорости 470 м/с раскрылся парашют.
2. Снижение под парашютом: Когда завершился этап входа в атмосферу и капсула замедлилась до двукратной скорости звука в атмосфере Марса (470 м/с), на высоте около 10 км MSL раскрыла сверхзвуковой парашют, как это выполнялось в предыдущих миссиях, таких как Viking, Mars Pathfinder и Mars Exploration Rovers. Затем было сброшено нижнее теплозащитное покрытие. В марте и апреле 2009 парашют MSL был испытан в крупнейшей в мире аэродинамической трубе и прошёл лётные испытания. Парашют имеет 80 строп, длину более 50 м и диаметр около 16 м. Парашют имеет возможность раскрытия при скорости 2,2 М и способен давать тормозное усилие до 289 кН в марсианской атмосфере. На высоте ниже 3,7 км фотокамера, установленная на нижней поверхности марсохода, снимала примерно по 5 кадров в секунду (с разрешающей способностью 1600×1200 пикселей) в течение приблизительно двух минут — до подтверждения посадки марсохода на поверхность Марса.
3. Снижение с использованием тяги двигателей: После торможения парашютом, на высоте около 1.8 км, двигаясь со скоростью около 100 м/с, марсоход и спускаемый аппарат отделился от капсулы с парашютом. Спускаемый аппарат — это платформа над марсоходом с гидразиновыми монотопливными ракетными двигателями с переменной тягой, установленными на штангах, выступающих в стороны от платформы, для замедления снижения. Двигатели этого модуля был разработаны на основе двигателей, использовавшихся на посадочных модулях Viking (Mars Lander Engine). Каждый из 8 создавал тягу до 3,1 кН. В это время марсоход был переведён из перелётной конфигурации (сложенное состояние) в посадочную, при этом опускаясь на «небесном кране» под тяговой платформой.
4. Небесный кран: Система Sky crane («небесный кран») мягко опустила марсоход колёсами вниз на поверхность Марса. Система состояла из 3 тросов, опускающих марсоход, и электрического кабеля, связывающего тяговый модуль и исследовательский аппарат. Опустив марсоход примерно на 7.5 м ниже тягового модуля, система плавно остановилась, и марсоход коснулся поверхности. По истечение 2 секунд, необходимых для подтверждения того, что марсоход находится на твёрдой поверхности, аппарат с помощью пироножей обрезал тросы и электрокабели. Отсоединившаяся тяговая платформа улетела на расстояние не менее 150 метров и совершила там жёсткую посадку, а марсоход начал подготовку к передвижению по планете. Такая система снижения и посадки с использованием тяги двигателей и «небесного крана» никогда ранее не применялась в реальных миссиях.