Der Start von Hayabusa-2 erfolgte am 3. Dezember 2014 um 5:22 Uhr MEZ vom japanischen Startzentrum Tanegashima an Bord einer Trägerrakete des Typs H-IIA. Rund zwei Stunden nach dem Abheben konnte die japanische Raumfahrtbehörde JAXA die erfolgreiche Abtrennung von Hayabusa-2 von der letzten Stufe der Trägerrakte vermelden, nachdem die Sonde in eine Umlaufbahn um die Sonne eingetreten war. Sie wird Hayabusa-2 in einem Jahr wieder zurück zur Erde führen. Dann wird die Sonde durch ein Swingby-Manöver mittels des Erdschwerefelds auf eine noch entferntere Sonnenumlaufbahn gebracht, auf der sie das Zentralgestirn zwei Mal umrunden wird. Mitte 2018 nähert sich Hayabusa-2 dem Asteroiden 1999 JU3 an und fliegt dann in Formation mit dem nur etwa einen Kilometer großen Himmelskörper. Um sich an die Umlaufbahn des Asteroiden anpassen zu können, ist die Sonde mit einem Ionenantrieb ausgerüstet. Dieser hat zwar nur einen sehr schwachen Schub, kann diesen aber dafür über Monate und Jahre hinweg aufrecht erhalten. Somit kann Hayabusa-2 langsam aber sicher auch größere Bahnänderungen durchführen.

Hayabusa-2 – Hayabusa bedeutet im japanischen "Wanderfalke" – ist bereits die zweite Sonde der JAXA zu einem Asteroiden. Das Zielobjekt (162173) 1999 JU3 ist ein Asteroid der C-Klasse, ein sehr dunkler Himmelskörper mit einem hohen Gehalt an Kohlenstoff. Er trägt noch keinen endgültigen Namen. Der Kleinplanet dürfte den Meteoriten der Klasse der kohligen Chondriten sehr ähnlich sein. Diese sind besonders urtümliche Meteoriten mit recht hohen Gehalten an flüchtigen Stoffen wie Wasser oder organischen Verbindungen. Sie dürften sich seit der Entstehung des Sonnensystems vor rund 4,6 Milliarden Jahren kaum verändert haben.

Das Hauptziel der Mission ist das Einsammeln von Proben des Gesteinsmaterials von 1999 JU3 und dessen Transport zur Erde. Dafür ist Hayabusa-2 mit einer speziellen Rückkehrkapsel ausgestattet, die im Jahr 2020 die Erde erreichen soll. Dafür fliegt die Raumsonde nach einem rund 18-monatigen Aufenthalt im Nahbereich von 1999 JU3 unter Einsatz ihres Ionenantriebs wieder zur Erde zurück. Kurz vor Erreichen des Blauen Planeten wird die Rückkehrkapsel abgestoßen, die daraufhin in die Erdatmosphäre eintritt, während die Muttersonde an der Erde vorbeifliegt. Die Rückkehrkapsel soll in der australischen Wüste niedergehen, so wie bei der Rückkehr der Kapsel ihrer Vorgängerin im Jahr 2010.

Der erfolgreiche Start von Hayabusa-2 ist auch eine hoch willkommene Nachricht für das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). An Bord der japanischen Sonde befindet sich der in Deutschland zusammen mit Frankreich entwickelte Lander MASCOT. Der "Mobile Asteroid Surface Scout" ist nur rund zehn Kilogramm schwer und quaderförmig mit den Dimensionen eines Schuhkartons. Er soll im Lauf der Mission in rund 100 Meter Höhe von der Muttersonde Hayabusa-2 abgeworfen werden und im freien Fall auf die Oberfläche des Asteroiden stürzen. Da der winzige 1999 JU3 nur eine verschwindend geringe Schwerkraft aufweist, erfolgt der Aufprall sehr sanft.

Der nur batteriebetriebene MASCOT soll für rund 16 Stunden auf der Oberfläche des kleinen Himmelskörpers aktiv sein. Er soll mit seinen vier Instrumenten an Bord Bilder und Messdaten direkt auf der Oberfläche sammeln und an die Muttersonde weiterfunken. Davon erhoffen sich die beteiligten Forscher unter anderem Aufschluss darüber, wie repräsentativ für den Asteroiden die von Hayabusa-2 gesammelten Gesteinsproben sind, die mit der Rückkehrkapsel zur Erde transportiert werden.