זונד 2נשאה מצלמת וידאו מאותו הסוג ששימש מאוחר יותר לצילום הירח במשימת זונד 3. המצלמה הכילה שני ספקטרומטרים בתחום העל־סגול. כמו במשימת מארס 1, גם על זונד 2 התקינו ספקטרומטר תת־אדום כדי לחפש סימנים למתאן במאדים.
ששת מנועי פולסי פלזמה שהורכבו על זונד 2 שימשו למערכת בקרת הגישה. זונד 2 הייתה הגשושית הראשונה שהשתמשה במנועים מסוג זה. מנועי התמרון נבחנו במשך 70 דקות.
זונד 2 שוגרה ב־30 בנובמבר1964. בתמרון שבוצע במאי 1965 ניזוקו הלוחות הסולאריים שסיפקו לה חשמל, וההספק ירד לחצי מהמתוכנן. כתוצאה אבד הקשר עם הגשושית. הגשושית חלפה על פני מאדים ב־6 באוגוסט 1965 במהירות של 5.62 ק"מ לשנייה ובמרחק של 1,500 ק"מ.
