Die HRSC arbeitet nach dem Scanner-Prinzip, d.h. durch die Anordnung seiner neun Zeilensensoren quer zur Flugrichtung nimmt jeder dieser Sensoren aufgrund der Vorwärtsbewegung des Raumschiffs denselben Bildstreifen auf der Marsoberfläche nacheinander Zeile für Zeile auf. Dabei bildet jeder Sensor dasselbe Objekt auf der Oberfläche unter einem unterschiedlichen Blickwinkel ab. Am Boden werden dann aus den Bildstreifen der vier Stereokanäle und dem senkrecht auf die Oberfläche gerichteten, die höchste Auflösung liefernden Nadirkanal digitale Geländemodelle und daraus beispielsweise 3D-Bilder erzeugt. Die verbleibenden vier der neun Zeilensensoren sind mit speziellen Farbfiltern für die Aufnahme multispektraler Daten versehen.