Asteroidile lähenemisega jõudis seitse aastat vältav missioon uude faasi - esimesed kaks nädalat pildistatakse asteroidi pidevalt, et välja selgitada, miks asteroidi pind osakesi eraldab. Nimelt tuvastati see anomaalia asteroidile lähenemise käigus ning tahetakse seda nüüd täpsemalt uurida.

Sellele järgnevad viis nädalat keskendutakse taevakeha kaardistamisele. Selleks kasutab sond laserinstrumente, mille abil asteroidist täpne kaart luuakse, samuti uuritakse seda nii infrapuna- kui ka röntgenspektromeetri abiga ning luuakse asteroidi pinnast pildimosaiik.

Samuti soovitakse praeguse uuringufaasi käigus välja selgitada neli paika, kust asteroidi pinnalt proove võiks võtta. Proovide võtmiseks sobilikes paikades puuduvad suured kivid ja kaljud, vastasel juhul võib sond vastu neid põrgata ja puruneda. Lisaks ei tohi sobivas kohas olla liigne kallak, sest see takistaks proovi võtva robotkäe tööd.

Proovid võetakse praeguse plaani kohaselt 2020. aasta suvel ning Maale tagasi toimetataks need 2023. aasta septembriks. Praegusel kaugusel püsib sond kuni augusti keskpaigani, siis kaugeneb see taevakehast uuesti 1,3 kilomeetri kaugusele.

OSIRIS-REx missiooni käigus uuritav Bennu asteroid möödub Maast umbes Kuu kauguselt 2135. aastal ning teadlaste sõnul võivad veelgi lähedasemad möödumised toimuda 2175. ja 2195. aastal. See on ka üks peamisi põhjuseid, miks Bennut uuritakse - tahetakse teada, milline on selle koostis ning kuidas Maad vajadusel sellise asteroidi eest kaitsta võiks.