Het idee van NOMAD ontstond door de wens om een instrument naar Mars te sturen dat gelijkaardig zou zijn aan SOIR, een instrument aan boord van de Venus Express-missie. SOIR heeft acht jaar lang verbluffende resultaten opgeleverd en het besef groeide dat zo een instrument ook zeer waardevol zou zijn voor het onderzoek van Mars. Er bestond dus al een basisontwerp van het instrument, dat moest worden aangepast aan de meetomstandigheden voor een missie naar de rode planeet.
Het wetenschappelijk doel van de NOMAD-spectrometer is om de samenstelling van de atmosfeer van Mars te meten met een nooit eerder geziene nauwkeurigheid.
In tegenstelling tot SOIR, dat enkel tijdens zonsopgang of zonsondergang kon werken, kan NOMAD Mars ook op andere manieren bekijken, met name door nadir- en limb-observaties. Waar SOIR enkel in het infrarode golflengtegebied observeert, doet NOMAD dat zowel in het infrarood, het zichtbaar en het ultraviolet gedeelte van het lichtspectrum.