Sería lanzada en 2016 por un Atlas V y en 2020 se acercaría al asteroide 1999 RQ36, un pequeño cuerpo de apenas 500 metros de diámetro. Tras recoger unos 60 gramos de regolito de la superficie con un brazo robot, pondría rumbo a la Tierra y en 2023 la cápsula con las muestras aterrizará en el desierto de Utah. El diseño de esta cápsula seria similar al empleado en la misión Stardust. La sonda tendrá cinco instrumentos: tres cámaras ópticas e infrarrojas, un LIDAR y un espectrómetro de rayos X. Incluye vídeo.

La Misión Osiris Rex, es para sus promotores, más que un acrónimo (sus siglas en inglés resumen el nombre Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security's Regolith Explorer Mission). Significa una posible manera de revelar la fuente de los compuestos orgánicos que posibilitaron la vida en el planeta.