Основной научной задачей станций М-69 было фотографирование поверхности Марса. Оно должно было осуществляться при помощи трех фототелевизионных установок (ФТУ). Установки обеспечивали максимальное разрешение на снимках местности 200-500 метров. Применение трех различных цветных светофильтров давало возможность получить снимки Марса в различных лучах. Объективы с фокусным расстоянием в 50 и 350 миллиметров захватывали площадь размером 1500x1500 и 100x100 километров соответственно.

На автоматической межпланетной станции М-69 также была установлена научная аппаратура для проведения широкого комплекса исследований планеты Марс и околопланетного пространства. Радиометр радиочастотный РА69 предназначался для определения температуры поверхности Марса. Измеритель влажности ИВ1 определял содержание водяного пара в атмосфере планеты. Ультрафиолетовый спектрометр УС3 служил для регистрации спектров отраженного от планеты излучения. Инфракрасный Фурье-спектрометр УТВ1 регистрировал излучение атмосферы и подстилающей поверхности планеты. Датчики прибора-регистратора космического излучения КМ69 предназначались для исследования состава и спектра солнечных космических лучей, электронов и протонов. Гамма-спектрометр ГСЗ предназначался для измерения амплитудных гамм-спектров. Масс-спектрометр водорода и гелия УМР2М служил для анализа ионного нейтрального состава атмосферы планеты. Энергоспектрометр заряженных частиц ПЛ18М планировалось использовать для измерения потоков солнечной плазмы. Спектрометр ионов малых энергий РИБ803 предназначался для дифференциальных измерений плотности потока протонов.

В состав научного оборудования входили также коммутаторы и логический блок спецтелеметрии.