Спутники GRACE-FO предназначены для высокоточного определения вариаций гравитационного поля Земли и исследования климатических процессов, разработаны они совместно NASA и немецким исследовательским центром в области геонаук (GFZ, German Research Centre for Geosciences) и произведены компанией Airbus. Масса каждого из двух спутников составляет около 600 кг. Аппараты будут выведены на начальную общую круговую полярную орбиту высотой 490 км и будут размещены на ней на удалении 220 км друг от друга. В ходе рассчитанного на пять лет эксперимента вариации гравитационного поля Земли будут исследоваться по изменениям расстояния между аппаратами, непрерывно измеряемого с микронной точностью. На спутниках установлены также лазерный интерферометр, высокоточный акселерометр, позволяющий определять воздействие на спутники солнечного ветра и земной атмосферы, и датчики метеорологического назначения.