La sonda, da 2.110 chilogrammi incluso il propellente, ha intrapreso i suoi 7 anni di viaggio, andata e ritorno, per raggiungere l'asteroide Bennu, considerato un NEO (Near-Earth Object) che potrebbe potrebbe conservare il materiale organico del giovane Sistema Solare.
OSIRIS-REx raggiungerà l'asteroide ad agosto 2018, mapperà la superficie con un dettaglio senza precedenti volando tra i 1.500 ed i 900 metri di quota, con un "touch-and-go" preleverà dai 60 a 2.000 grammi di campioni a luglio 2020 e li riporterà sulla Terra il 24 settembre del 2023, conservati in una capsula simile a quella utilizzata nella missione Stardust.
"Stiamo volando verso un asteroide che è uno dei primi mattoni del nostro Sistema Solare", ha detto Dante Lauretta, ricercatore principale della missione presso l'University of Arizona.
"Abbiamo deciso di andare su Bennu perché vogliamo sapere che cosa ha visto nel corso della sua evoluzione", ha aggiunto Edward Beshore della University of Arizona, vice-responsabile per la missione OSIRIS-Rex. "Sui pianeti come la Terra, i materiali originali sono stati profondamente modificati dall'attività geologica e dalle reazioni chimiche con l'atmosfera e l'acqua. Pensiamo che Bennu possa essere relativamente invariato, quindi questo asteroide è come una capsula del tempo da esaminare".

Il lancio è stato da manuale.
L'Atlas V ha tracciato un arco spettacolare nel cielo della Florida con un'inusuale configurazione, con un solo razzo montato lateralmente per aumentare la potenza del prima stadio.

OSIRIS-REx è in ottima salute, ha fatto sapere il team ed ha già "chiamato casa" comunicando il corretto dispiegamento dei pannelli solari.
Il 22 settembre 2017, un volo a gravità assistita attorno alla Terra, permetterà di modificare la traiettoria di volo per raggiungere Bennu nel 2018.

Questa missione è la prima in cui gli Stati Uniti riporteranno nei laboratori terrestri dei campioni prelevati da un asteroide, con il più grande carico tornato dallo spazio dall'epoca della missioni Apollo.