Le lancement eut lieu le 3 juillet 1998 au Japon. Après être restée en orbite pendant 4 mois, la sonde fit un dernier passage autour de la Terre. Les contrôleurs de vol basés à Sagamihara découvrent alors une catastrophe : une valve ne s'est pas ouverte, et il faut allumer les moteurs de la sonde pour la remettre sur une orbite correcte. Le 21 décembre 2000, Nozomi fut propulsée par ses moteurs pendant 7 minutes. Cependant il ne lui resta plus assez de carburant pour aller sur Mars.
Le 11 janvier 2000, la sonde fut déplacée vers une orbite solaire de transition, et en décembre 2003, elle frôla Mars à 1000 km d'altitude.
La sonde est actuellement en orbite autour du soleil, et ne pourra donc jamais retenter une injection orbitale sur Mars à cause du manque de carburant.