Wśród urządzeń sondy znalazł się CHOMIK, polski penetrator geologiczny, jego zadaniem było wgryzienie się w powierzchnię księżyca oraz pobranie próbek jego gruntu. Pobrany materiał, umieszczony w specjalnym pojemniku, miał trafić na Ziemię we wnętrzu rosyjskiej kapsuły powrotnej. Gdyby to się udało byłby to pierwszy drobny fragment księżyca innej planety na Ziemi. Polski penetrator geologiczny powstał w Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej Centrum Badań Kosmicznych PAN. Ponadto, do realizacji cumowania sondy na powierzchni Fobosa skonstruowano specyficzny, dalmierz laserowy, wykorzystujący unikalne polskie, modulatory ciekłokrystaliczne, w całości opracowane i wykonane w Instytucie Fizyki Techniczne Wojskowej Akademii Technicznej.
Rzeczywisty przebieg misji Pierwotnie misja Fobos-Grunt miała się rozpocząć już w 2007 roku. Po trwającej pół roku podróży sonda miała wejść na orbitę wokółmarsjańską. Samo lądowanie na Fobosie było przewidziane na początek 2013 roku na niewidocznej z Marsa stronie księżyca. Miesiąc później w stronę Ziemi miał wystartować moduł powrotny z kapsułą zawierającą próbkę gruntu księżyca. Lądowanie kapsuły powrotnej o masie ok.