Llançada al febrer del 1996, al juny del 1997 sobrevolà i fotografià el petit planeta Mathilde 253, però al desembre del 1998 fracassà en un primer intent de posar-se en òrbita entorn del petit planeta 433 Eros, d’uns 41 km de llarg i 15 d’ample. Finalment, al febrer del 2000, la NEAR fou col·locada en òrbita, primer a una altura de 327 km; posteriorment, s’aproximà fins a 100 km, i finalment a 6 km de la superfície. L’estabilitat d’aquestes òrbites és baixa, a causa del feble camp gravitatori (uns 5 mm/s2) i la seva forma irregular. Durant el temps que estigué en òrbita al voltant de 433 Eros envià més de 160 000 imatges. L’èxit de la missió permeté dissenyar un intent d’aterratge suau sobre la superfície d’Eros. El procés es dugué a terme el 12 de febrer de 2001; la comunicació amb la sonda es mantingué després de l’aterratge. La sonda fou rebatejada com a NEAR-Shoemaker en memòria del geòleg nord-americà E.Shoemaker. La missió es donà per acabada al final del febrer del 2001.