探测器（见图）于1996年2月17日发射，目标是已知第二大的近地小行星——433号爱神星（Eros）。1997年6月27日，探测器飞掠253号小行星玛蒂尔德（Mathilde），不过因为探测器本身的引擎点火和通信故障，爱神星入轨从原定的1999年初推迟到了2000年2月14日，在此前后探测器也更名为NEAR-舒梅克号，以纪念1997年逝世的美国地质学家、行星科学家E.M.舒梅克（Eugene M.Shoemaker，1928-04-28～1997-07-18）。2001年2月12日，探测器完成了第一次成功的小行星着陆，降落在爱神星表面。探测器的对地通信则一直持续到了同年2月底。

NEAR-舒梅克号探测器艺术图

NEAR-舒梅克号的科学载荷包括用于小行星成像的多光谱成像仪、用于借助反射光研究地表化学物质的近红外光谱仪（NIS）、用于分析小行星组成的X射线/γ射线分光仪（XGRS）、用于测绘行星际以及目标小行星磁场的磁力计（MAG）、用于确定小行星形态的激光测距仪（NLR），还有用于描绘小行星引力场构造的射电科学与重力测量实验（RS）。

在飞向目标小行星途中，NEAR-舒梅克号探测器记录了玛蒂尔德小行星的细节影像。在抵达爱神星后将近一年的时间里，NEAR-舒梅克号成为史上第一架环绕小行星运行的航天器，其间全面测量了爱神星的外观、地质构造、形态、组分、引力场信息，发现其表面既有光滑平坦的地方，也有遍布砾石的区域，而且其内部并没有像大行星一样分层。探测器还测得了爱神星与地球地壳接近的密度，且周围并无磁场。探测器在着陆阶段传回的图像可以解析出小行星表面小至厘米级的细节。最终NEAR-舒梅克号传回了10倍于预期的数据，大大加深了研究者对太阳系小天体的认知。