La sonda fou llançada des de cap Canaveral al gener del 2005 mitjançant un coet Delta II. La nau consta de dues parts. Una n'és el mòdul de vol, l’objectiu del qual és portar la nau fins al cometa, l’obtenció de dades científiques i el manteniment de la comunicació amb la Terra. La segona és un petit mòdul que serà llançat per a impactar amb el cometa, crear un cràter a la seva superfície i enviar material a l’espai. L’impacte serà gravat i les seves dades estudiades per determinar la composició interna del cometa i qualsevol variació en la seva configuració. L’objectiu de la Deep Impact és el Tempel 1, un cometa periòdic amb una òrbita de 5,5 anys. L’impacte contra la superfície del cometa es produí al juliol del 2005.