Start Start sondy MSL nastąpił 26 listopada 2011 roku o godz. 15:02 UTC ze stanowiska startowego SLC-41 na Cape Canaveral Air Force StationNASA – NASA Launches Most Capable and Robust Rover to Mars. Sonda została wyniesiona przez rakietę nośną Atlas V 541. Po odpaleniu pierwszego członu rakiety zostały uruchomione cztery rakiety pomocnicze na paliwo stałe. Po ich wypaleniu (po 90 sekundach) zostały planowo odrzucone. 4,5 min od startu nastąpiło wyłączenie silnika pierwszego członu i separacja członu Centaur. Ten po 10 sekundach od wyłączenia silnika pierwszego stopnia został odpalony i o 15:13 UTC ustawił ładunek na tymczasowej orbicie parkingowej o parametrach 165 km × 324 km × 35,5°. O 15:34 UTC nastąpiło ponowne odpalenie członu Centaur w celu wprowadzenia sondy na trajektorię w kierunku Marsa. Silnik działał do 15:42 UTC i po jego wyłączeniu nastąpiła o 15:46 UTC separacja MSL od nosiciela, a stopień Centaur wykonał tzw. manewr mijania polegający na usunięciu rakiety z potencjalnej trajektorii lotu sondy. Sonda znalazła się na orbicie heliocentrycznej o peryhelium 0,98 j.a., aphelium 1,53 j.a. i nachyleniu względem ekliptyki 1,7°.