L'expérience se déroule au sein d'un bâtiment spécialement aménagé de l'IBMP situé au nord-ouest de Moscou. L'installation forme un complexe expérimental constitué de cinq modules interconnectés. Il se compose de deux parties : l'une simule le véhicule spatial et l'autre sert à l'atterrissage et à l'activité sur la surface de Mars. Les conditions à bord des modules intègrent une atmosphère artificielle et une pression atmosphérique normale. Ce bâtiment de l'IBMP comprend aussi le centre de contrôle, des ateliers techniques et des bureaux.
La première partie est constituée de 3 grands modules de vie interconnectés et pouvant être fermés hermétiquement :
C'est le plus important lieu de vie pour l'équipage. D'une longueur de 20 m sur 3,60 m de large il comprend 6 chambres individuelles (2,8x3,2 m2), une cuisine, une salle à manger, un salon, une salle de contrôle et des toilettes. Ce module est relié aux modules EC-100, EC-250 et EC-50 via des sas.
D'une longueur d'environ 12 m sur 3,20 m de large, il est relié par un sas au module EC-150. Des examens médicaux de routine (les prises de sang , de tension...) y sont principalement effectués et est aussi utilisé comme un laboratoire car des expériences y sont menées. Le module intègre un équipement médical qui permet la télémédecine. Équipé de 2 lits et de toilette, il permet également d'isoler un membre d'équipage malade et de le soigner.
Ce module de 24 m sur 3,90 m se subdivise en 4 compartiments : le premier regroupe l'ensemble des réfrigérateurs où est stockée la nourriture, le second permet de stocker la nourriture non périssable et divers produits, le troisième contient des serres expérimentales et enfin le dernier une salle de sport, un sauna-douche ainsi qu'une salle de toilette. Ce module est relié par un sas au module EC-150.
La seconde partie de cette installation regroupe un module d'atterrissage et un autre qui simule la surface martienne :
Avec des dimensions de 6,3 m sur 6,17 m, il peut accueillir 3 membres d'équipage durant la phase d'orbite martienne, d'atterrissage et de vie sur Mars. Il contient 3 lits, 2 stations de travail, un toilette, une cuisine et une batterie de systèmes de contrôle - analyse ou communication pour effectuer différentes opérations et expériences. Ce module est relié par un système de sas aux modules EC-150 et SMS.
Ce module est une large chambre semi-cylindrique non-hermétique de 1 200 m3 qui simule la surface de Mars et qui doit être utilisé durant un mois par trois membres d'équipage au cours de la mission de 520 jours. Deux membres d'équipage pourront effectuer des sorties sur le sol martien et seront équipés de combinaisons spatiales qui ont été spécialement conçues pour ce programme.
L'intention du programme Mars500 est de récolter suffisamment de données, de connaissance et d'expérience pour aider à préparer un jour une réelle mission vers Mars. Ce programme expérimental fait intervenir de nombreuses équipes scientifiques (russes et européennes) dans des domaines différents mais principalement sur des expériences médicales et psychologiques. L'étude cherche notamment à déterminer les effets physiologiques et psychologiques sur les membres d'un équipage confinés dans un environnement restreint pendant une longue période. Les effets du stress, la régulation hormonale, les réponses immunitaires, la qualité du sommeil ou bien l'humeur sont par exemple des caractéristiques évaluées. À l'exception de l'impesanteur et des radiations (liées au rayonnement cosmique et aux éruptions solaires), les conditions qui sont intégrées lors de ces missions sont proches de celles d'un réel voyage vers Mars.