Ranger 9 foi enviada a impactar contra a superficie lunar e comezar a fotografala varios minutos antes do choque. A diferenza das naves dos bloques I e II, os únicos instrumentos a bordo eran seis cámaras de televisión para fotografar a Lúa.[1][4][2][3]
A sonda foi a cuarta e última cun deseño do denominado Bloque III, unha simplificación das Ranger previas dos Bloque I e II. Estaba formada por unha base hexagonal de 1,5 m de diámetro sobre a cal se atopaba unha estrutura cónica de aluminio de 3,6 m de alto onde se situaban as cámaras de televisión. Sobre a base ía montado o sistema de propulsión e de enerxía, alimentado por dous paneis solares de 73,9 cm de lonxitude e 153,7 cm de longo cada un que lle daban á nave unha envergadura total de 4,6 m, así como a antena de alta ganancia. Outra antena cuasiomnidireccional ía montada no cumio do cono da nave.[1][4][2][3]
A propulsión era proporcionada por un motor de 224 N de impulso alimentado por hidracina, mentres que para o control de actitude usábanse doce chorros de nitróxeno conxuntamente cun sistema de tres xiroscopios, catro sensores solares principais, dous secundarios e un sensor da Terra. Os paneis solares proporcionaban ata 200 vatios de potencia que se almacenaban en dúas baterías de prata-cinc de 1200 vatios-hora de capacidade a unha voltaxe de 26,5 voltios para alimentar o sistema de cámaras, mentres que para o resto de sistemas usábanse outras dúas baterías de prata-cinc de 1000 vatios-hora.[1][4][2][3]
As comunicacións corrían a cargo de varios transmisores a bordo, entre eles un canal de televisión de 60 W funcionando a 959,52 MHz, outro canal televisión de 60 W a 960,05 MHz e un transpondedor de 3 W a 960,58 MHz[1][2][3]
Ranger 9 levaba a bordo seis cámaras vidicon, dúas de imaxe completa (un gran angular e un teleobxectivo operando no chamado canal F) e catro de imaxe parcial (dúas gran angular e dous teleobxectivos no canal P). As cámaras funcionaban agrupadas en dous canais, cada un cos seus propios sistemas de potencia, temporizadores e transmisores para incrementar a fiabilidade.[1][2][3]
Ranger 9 foi inxectada nunha traxectoria de impacto contra a Lúa despois de permanecer nunha órbita de aparcamento sen problemas. A manobra de corrección de traxectoria a medio camiño executouse sen incidencias o 23 de marzo ás 12:03 UT. Ranger 9 chegou á Lúa o 24 de marzo, tomando a primeira imaxe ás 13:49:41 UT e a unha altura de 2363 km. En total transmitíronse 5814 imaxes nos 19 últimos minutos do voo, coa imaxe final tendo unha resolución de 0,3 metros. O impacto tivo lugar ás 14:08:19,994 UT do 24 de marzo no cráter Alphonsus a 2,67 km/s.[1][2][3]
