An der Mission Dawn sind Deutsche Arbeitsgruppen substanziell beteiligt. Auch die Freie Universität Berlin hat in Person von Prof. Dr. Gerhard Neukum von der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung am Institut für Geologische Wissenschaften eine wissenschaftliche Beteiligung als Co-Investigator.
Auf ihrem Weg zum Asteroidengürtel wird die Raumsonde Dawn auch unseren roten Nachbarplaneten Mars im Februar 2009 passieren. Der gezielte Vorbeiflug ist gleichzeitig ein sogenanntes "Swing-by" oder "Gravity Assist"-Manöver. Dabei nutzt man die Anziehungskräfte von Mars, um die Fluggeschwindigkeit der Sonde zu erhöhen und eine Kurskorrektur durchzuführen. Dieser Vorbeiflug könnte auch die Aufnahme wissenschaftlicher Daten und Bilder der Marsoberfläche ermöglichen.
Mit der Ankunft von Dawn am Asteroiden Vesta im Sommer 2011 beginnt die eigentliche heiße Phase für die Wissenschaftler. In der folgenden, auf vier Jahre angesetzten, Missionsphase wird die Raumsonde zuerst Vesta und danach Ceres jeweils mehrere Monate umkreisen.
Dabei werden mit Hilfe einer Kamera und zweier Spektrometer Daten aufgenommen, die dann zusammen mit Gravitationsmessungen die Grundlage wissenschaftlicher Interpretationen bilden. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei darauf zu erklären, warum obwohl beide Asteroiden aus der Zeit der Bildung unseres Sonnensystems vor 4,6 – 4,5 Milliarden Jahren stammen, sie heute dennoch sehr unterschiedliche Merkmale der chemischen Differentation aufweisen.