小行星是圍繞太陽運行的岩石或金屬天體，它們的體積相當小，內部演化程度低，較完整地保留了太陽係早期形成和演化曆史的遺跡，通過探測小行星可為探索太陽係早期形成和演化過程提供重要的線索，也為解開地球生命起源之謎提供重要的證據。此外，近地小行星運行軌道與地球相交，對地球上生命的安全造成了極大的威脅。迄今科學家已經在地球上發現了168個撞擊坑，6500萬年前以恐龍為代表的70%的地球生物物種的滅絕就是源於一次直徑約10千米大小的小行星撞擊地球。2004年發現了有史以來危險等級最高的一顆小行星“阿波菲斯”，很有可能在2029年和地球擦肩而過，在2036年撞擊地球，釋放的能量將比廣島原子彈爆炸高10萬倍。因此，通過發射探測器對小行星進行係統的科學研究，不僅可了解小行星的形成和演化過程，對與探索防範其撞擊地球而所采取有效的規避措施是非常必要和緊迫的。
由於地麵觀測小行星具有一定的局限性，而深空探測則是對小行星和彗星特性的深入探索和全麵認知。傳統地麵小行星觀測可獲得基本軌道參數和一些物理特性（但僅局限於千米級以上的目標），對小行星物質成分的分類和形狀的解析度則是非常有限，而對體積大小、物質組成、內部結構、引力場，磁場等參數的測定幾乎是空白。然而，空間探測是全波段探測，從早期的可見光探測，逐漸擴展到γ射線、X射線、紫外、可見光、紅外、微波和無線電波的整個電磁波譜；無論是影像還是成分探測，時空分辨率越來越高；分析手段也從遙感分析、就位分析到返回樣品的試驗室分析。這些探測活動將對小行星和彗星的各方麵特性進行深入的了解及對其運動規律進行全麵的掌握，對小天體撞擊地球的可能性和災害程度進行係統的研究和評估，特別是為將來規避小行星的威脅而采取有效的防範或規避措施提供了重要的科學依據，從而最終保護地球和人類的安全。
小行星的空間探測一般是經過飛越、伴飛、附著和采樣返回等曆程，如伽利略號、深空1號、星塵號和羅塞塔探測任務。其中伽利略號任務飛越的小行星Ida是人類第一次發現擁有自己天然衛星的小行星。尼爾號探測器是人類第一次針對近地小行星的探測任務，探測方式為伴飛和附著。隼鳥號探測器針對係川小行星已經成功附著並實施采樣返回。目前國際上小行星深空探測主要是圍繞采樣返回任務開展，以及實現由無人探測到載人探測，如NASA已製訂“移民石”計劃擬登陸小行星。
我國開展小行星探測的基本科學目標應該圍繞太陽係起源、地球生命起源和水起源以及地外生命物質存在等重大科學問題。通過對碳質（和其他原始）小行星開展深空探測，直接取得太陽係原始成分來探索原始組成生命的有機化合物的存在形式和探索地球生命在外太空的適應能力，深化認識太陽係的形成過程和演化曆史；探測小行星的軌道、大小、形態、成分與結構，分析小行星撞擊地球的幾率，研究規避小行星撞擊地球的方式，保護地球和人類安全。
根據太陽係中小行星的位置分布，大體上可分為主帶小行星、特洛伊小行星、柯依伯帶天體、半人馬天體和近地小行星。從目前人類已獲得成功的空間探測任務和研究成果來看，絕大多數威脅地球的小行星為近地小行星。因此，首先將開展對近地小行星的多目標多任務探測，在此基礎上開展對主帶小行星的探測。此外，隨著技術的不斷發展，柯依伯帶天體將是繼主帶探測之後的目標。