マーズ・サイエンス・ラボラトリーのローバー(キュリオシティ)の移動機構は、基本的には、過去に火星に送られたローバー(マーズ・パスファインダー、マーズ・エクスプロレーション・ローバー)のものと同一です。
ローバーは6つの車輪を装備し、それぞれの車輪にモーターが装着されています。また、角にある4つの車輪には、それぞれに方向操舵用のモーターが装着されています。前方と後方の車輪は独立して操舵することが可能です。
サスペンションはロッカー・ボギー・システムと呼ばれる機構を採用しており、左右の車輪を独立に操作することができるほか、左右の車輪を独立に動作させることができるため、たとえ片方の車輪が砂地にはまるなどして動けなくなっても、片方の車輪でローバーを動かすことが可能となります。
このロッカー・ボギー・システムは、中央と後部の車輪がアームによってつながり、その中央点とさらに前輪とがつながるという、二重の接続システムになっているという点が特徴です。

キュリオシティの車輪はアルミニウム製で、直径が50センチメートルと、マーズ・エクスプロレーション・ローバー(スピリット、オポチュニティ)の2倍となっています。車輪には滑り止めが装備されており、砂地などでの走行を容易にしています。また車輪には衝撃を和らげるためのチタン製のスポークも備わっています。
また、キュリオシティの特徴として、ローバーの車輪機構が着陸装置を兼ねているということがあげられます。これはこれまでのローバーとはまったく異なるポイントです。着陸する際には、6つの車輪が衝撃を吸収します。
さらに、車輪を1つだけ動かし、残りの車輪を固定することで、以前のローバーと同様に、ローバーの車輪を使って火星表面を掘削するという動作も可能です。

ローバーは、固く平坦な地面であれば、最高速度秒速4センチメートル(時速128メートル)の速度を出すことができます。しかし、実際には障害物を避けるために自分で判断して動く自律運用を行うため、速度はこの半分ほどで動くことになります。
基本探査期間中(1火星年、687日)に、ローバーは20キロメートル以上動き回ることができるように設計されています。実際にどのように動くかは、探査対象などによって変わってきます。