Venyera program
Az első űrszonda a Vénuszhoz az 1961. február 12-én indított Venyera–1 volt, a szovjet Venyera-program első űrszondája. A Venyera–1 közvetlen becsapódási pályára állt, de a kapcsolat a repülés hetedik napján megszakadt, 2 millió km-re a Földtől. Becslések szerint 100 000 km-re repült el a Vénusz mellett május közepén.
A Venyera–3 szonda 1966. március 1-jén becsapódott a Vénuszba. Ez volt az ember alkotta első tárgy, amely elérte egy idegen bolygó légkörét és felszínét, azonban a meghibásodott kommunikációs rendszer miatt nem érkeztek adatok.
A következő megközelítést 1967. október 18-án a Venyera–4 végezte, amely leereszkedett a légkörbe és méréseket végzett. A mérések szerint a felszín hőmérséklete 500 °C, a légkör 90–95%-a szén-dioxid. Az atmoszféra sokkal sűrűbb volt, mint azt a Venyera–4 tervezői gondolták, és a lassúbb ereszkedés miatt az akkumulátorok még azelőtt kimerültek, hogy a szonda elérte volna a felszínt.
1970. december 15-éna továbbfejlesztett Venyera–7 belépett a Vénusz légkörébe és épségben elérte a felszínt. 23 percig küldött hőmérsékleti adatokat, ezek voltak az első mérések egy idegen bolygó felszínéről.
A Venyera-program folytatódott a Venyera–8-cal, amely már 50 percig mért a felszínen, a Venyera–9 és a Venyera 10 elkészítette az első képeket a tájról.
A következő négy évben további négy Venyera küldetést hajtottak végre. A Venyera–11 és Venyera–12 elektromos viharokat észlelt, a Venyera–13 és Venyera–14 színes képeket készített a felszínen. A Venyera-program 1983-ban fejeződött be a Venyera–15 és Venyera–16 radartérképező repülésével.
Mariner program
Az Egyesült Államok vénuszkutatási programja is rosszul kezdődött a Mariner–1 elvesztésével. A Mariner–2 sikeresebb volt, 109 napos átmeneti pálya után 1962. december 14-én elsőként közelítette meg a Vénuszt, 34 833 km re. Mikrohullámú és infravörös radiométerei kiderítették, hogy felszín nagyon forró, legalább 425 °C.
Egy másik űrszonda a Mariner–5 volt, amely kevesebb mint 4000 km-re közelítette meg a bolygót 1967. október 19-én. A Mariner–5 eredetileg a Mariner–4 Mars szonda tartaléka volt, de az utóbbi sikere miatt átalakították, és a Vénuszhoz küldték. A Venyera–4 és a Mariner–5 adatait nemzetközi együttműködés keretében egy szovjet–amerikai kutatócsoport vizsgálta meg a következő év folyamán.
Az amerikai Mariner–10 1974. február 5-én a Merkúrhoz vezető pályáján gravitációs hintamanővert végzett a Vénusz mellett, ahonnan 4000 képet küldött vissza. A látható fényben készített képeken nem látszott semmilyen sajátosság a bolygón, UV fényben azonban kirajzolódtak a felhőrendszerek.
Pioneer Venus Orbiter
Az amerikai Pioneer Venus-program két különálló küldetésből állt. A Pioneer Venus Orbiter 1978. december 4-én állt pályára a Vénusz körül, 13 éven keresztül tanulmányozta a légkört, és térképezte a felszínt radarral. A Pioneer Venus Multiprobe összesen öt szondát engedett le a légkörbe 1978. december 9-én, amelyek adatokat gyűjtöttek a légkör összetételéről és a szélsebességről.
VEGA
1985-ben a Halley-üstököshöz vezető úton két szovjet Vega űrszonda leszállóegységeket és ballonokat engedett le a Vénuszra. A ballonok 53 km magasságban 46 órán át működtek, ahol a nyomás és a hőmérséklet nagyjából akkora, mint a Föld felszínén.