Với kích thước tương đương một chiếc xe tải lớn, tàu Osiris-Rex cần đáp xuống một khu vực rộng bằng một vài bãi đỗ xe trên bề mặt hành tinh Bennu. NASA đã chọn khu vực có tên gọi là Nightingale, một vùng nhiều đá có đường kính 16 mét, để cánh tay robot của tàu chạm xuống bề mặt hành tinh chỉ trong 5 - 10 giây rồi thu thập mẫu đá và bụi.
Hành tinh Bennu cách Trái Đất xấp xỉ 207 triệu dặm (334 triệu km), nên thời gian truyền tín hiệu sẽ mất 18,5 phút. Điều này gây khó khăn cho việc chỉ huy trực tiếp các hoạt động bay, do đó, tàu Osiris-Rex sẽ cần thực hiện quy trình trên một cách tự động.
Theo kế hoạch, Osiris-Rex sẽ thu thập mẫu vật có trọng lượng ít nhất 57 gram trên hành tinh Bennu và đưa về Trái Đất vào ngày 24/9/2023. Đây là mẫu vật có trọng lượng lớn nhất mang từ không gian vũ trụ về Trái Đất kể từ chương trình Apollo. Các nhà khoa học hy vọng sứ mệnh này sẽ giúp làm sáng tỏ các hành tinh hình thành và sự sống bắt đầu như thế nào, cũng như tìm hiểu những tác động có thể của tiểu hành tinh đối với Trái Đất.
Ban đầu, công tác thu thập mẫu vật trên bề mặt hành tinh Bennu gặp trở ngại lớn do tàu Osiris-Rex không tìm được bề mặt nào đủ rộng và tương đối bằng phẳng để hạ cánh. Tàu này được thiết kế để đáp xuống một bề mặt phẳng có bán kính 25m, song những hình ảnh gửi về Trái Đất hồi tháng 12/2018 cho thấy bề mặt hành tinh có đường kính 490m này bị đá bao phủ, không có khoảng trống đủ rộng không có đất đá để tàu Osiris-Rex hạ cánh, do đó nhóm nghiên cứu phải tính tới phương án khác.
Về kỹ thuật, Bennu là một "tiểu hành tinh của các mảnh vỡ" do nó được hình thành từ vô số các mảnh vỡ ra từ thiên thể có kích thước lớn hơn và sau đó gắn kết lại với nhau dưới tác động của trọng lực. Theo thông tin được công bố, hành tinh này có 200 tảng đá có đường kính rộng hơn 10 mét và một số khối đá có đường kính lên tới 30 mét. Ngoài ra, hành tinh này cũng có vô số miệng núi lửa có đường kính từ 10 đến 150 mét.
