天问三号火星采样返回任务与 NASA 此前的火星样本返回计划（MSR）目标一致 。都是把火星表面样本带回地球，但技术路线不同：天问三号以两次发射单任务完成，NASA 原计划则是多任务接力。
按国家航天局 2026 年 4 月官方口径，天问三号计划于 2028 年前后发射、2031 年前后携带不少于 500 克火星样本返回地球，采用表取加钻探方式采样，目前处于正样研制阶段。
此前NASA 制定的 MSR 则因成本严重失控（独立审查评估约 110 亿美元、进度可能拖入 2040 年待定：2025 年 5 月白宫预算请求主动提出取消，2026 年 1 月国会将经费清零，任务实质终结，然而毅力号火星车已采集的约 30 管火星样本管滞留火星也将遥遥无期。
在此背景下，若天问三号按期并成功完成全部环节，中国则有望成为人类历史上首个实现火星表面样本返回的国家。