Для связи с центром управления американский марсоход имеет несколько каналов. На этапе полета между планетами был задействован приемо-передатчик, установленный не на передвижном аппарате, а на платформе, к которой он крепился. Во время перелета к Марсу через этот передатчик с двумя антеннами в парашютном модуле кроме команд управления и отчетов о состоянии бортовых систем отправлялись и собираемые аппаратом данные о космической радиации. По мере удаления от Земли постепенно увеличивалась задержка в поступлении сигнала - ему приходилось преодолевать все большее расстояние. Через 254 суток полета, когда аппарат долетел до Марса, это расстояние превысило 55 миллионов километров, а задержка составила 13 минут и 46 секунд.

При посадке на планету марсоход отделился от платформы с ее передатчиком и в дело вступили собственные системы связи Curiosity. Одна из них, как и передатчик платформы, работает в диапазоне сантиметровых волн и способна передавать сигналы прямо на Землю. Однако основной является другая, работающая в дециметровом диапазоне система, предназначенная для связи со спутниками, которые вращаются вокруг красной планеты. В этой миссии их задействовано три - два американских и еще один, принадлежащий Евросоюзу. Сателлиты используются для ретрансляции передаваемых марсоходом данных в центр управления, так как они значительно большее время находятся в прямой видимости с Земли. Поэтому Curiosity не приходится дожидаться удобного момента, сохраняя данные в ограниченной по объему памяти компьютера. Скорость передачи информации с марсохода составляет всего лишь 19-31 мегабайт в сутки и регулируется автоматически в зависимости от внешних условий и ресурсов самого аппарата, которые влияют на силу сигнала. NASA рассчитывает получать информацию с марсианской лаборатории до июля 2014 года.