Для сбора образцов с астероида космический аппарат будет использовать две методики: метод «коснись и улети» (TAG), ранее применённый в миссиях NASA OSIRIS-REx и JAXA Hayabusa2, а также систему закрепления с буровыми установками на посадочных опорах. Планируется собрать от 200 до 1000 граммов материала, который будет доставлен на Землю примерно в 2027 году.

После выполнения первой части миссии основной аппарат отправится к комете 311P/PANSTARRS, находящейся в главном поясе астероидов. Эта комета представляет особый интерес для учёных, поскольку обладает характеристиками как астероида, так и кометы. Прибытие к ней запланировано на 2034 год.

Tianwen-2 оснащён комплексом научных приборов, включая мультиспектральные и инфракрасные спектрометры, высокоразрешающие камеры, радиолокационный зонд, магнитометр, анализаторы пыли и газа, а также детекторы заряженных частиц. В разработке последних принимал участие Институт космических исследований Российской академии наук.

Эта миссия является частью масштабной китайской программы по исследованию дальнего космоса, которая включает уже успешно реализованную миссию Tianwen-1 на Марс и планируемые миссии Tianwen-3 и Tianwen-4 для исследования Марса, Юпитера и Урана.