В настоящее время зонд при помощи ионных двигателей подстраивает свою орбиту таким образом, чтобы оказаться захваченным слабой гравитацией астероида. Когда Dawn выйдет на орбиту вокруг Весты, между ними будет насчитываться 16 тысяч километров. В этот момент корабль будет находиться примерно в 188 миллионах километрах от Земли.
Первоначальная разведка будет вестись с высоты 2700 километров в течение 20 дней. Аппарат получит множество цветных снимков Весты в различных диапазонах длин волн, превосходящее по четкости кадры, которые можно получить при помощи орбитального телескопа Hubble. Также будет задействован картографический спектрометр, который поможет узнать минеральный состав небесного тела.
Затем высота полёта снизится до 680 километров. В этой 30-дневной части миссии Dawn сможет получить стереоснимки астероида, по которым будет составлена точная карта его высот. Кроме того, будет детально изучена тепловая эмиссия Весты.
После этого зонд снизится до 180-200 километров, где сможет поймать продукты, возникающие при ударе космических лучей в поверхность астероида, а также прозондировать его внутреннюю структуру. На этой орбите зонд проведёт 70 дней.
По мере обратного раскручивания спирали вокруг Весты Dawn также будет делать промежуточные «остановки» для новых наблюдений. В конце миссии солнечные лучи будут падать на поверхность астероида под иным углом, нежели вначале, поэтому исследователи смогут выявить на Весте новые топографические детали.
Три крупнейших тела в поясе астероидов — Весту, Палладу и карликовую планету Цереру — специалисты считают несостоявшимися планетами, в период формирования Солнечной системы не успевшими собрать достаточно пыли, газа и скальных обломков. Тем не менее, в отличие от объектов меньшего размера, в этой тройке успел в той или иной степени пройти процесс дифференциации слоёв.
У Весты железо-никелевое ядро и каменная мантия с большим разнообразием минералов, о которых ученые судят по метеоритам и малым астероидам, некогда отколовшимся от Весты при ударе другого космического тела. Всё это делает астероид одним из самых любопытных для изучения объектов, способных дать информацию о ранней истории Солнечной системы.
В июле 2012 года зонд покинет Весту и полетит к Церере. К ней зонд должен прибыть в феврале 2015 года.