Juno rymdfarkost passerade den stora stormen på måndagen när den fortsatte med sin serie av nära passager av gasvärlden.
Bilderna av platsen avslöjar den invecklade naturen av dess virvlar som omfattar en region större än jorden.
Junos instrument alla förvärvade data under passet som nu bör ge ny insikt om stormen.
Det har varit en särskilt långlivad funktion på Jupiter, men det finns bevis för att 16 350-km-bred oval har faktiskt krympt av sent.
"I hundratals år har forskare observerat, undra och teoretisera om Jupiters stora röda fläck," Scott Bolton, Juno huvudutredare från Southwest Research Institute i San Antonio, sade i en Nasa uttalande.
"Nu har vi de bästa bilderna någonsin av denna ikoniska storm. Det kommer att ta oss lite tid att analysera alla data från inte bara JunoCam, utan Junos åtta vetenskapliga instrument, för att sprida lite nytt ljus över det förflutna, nuet och framtiden för den stora röda fläcken."
Forskare beskriver stormen som något liknande en orkan - men det finns betydande skillnader mellan den typen av storm på jorden och vad vi ser på Jupiter. Många beteenden är inte desamma.
Till exempel, orkaner på jorden förlorar snabbt energi när de lämnar havsytan och passerar över land - men på Jupiter, det finns inget land. Ja, forskare är inte ens säkra på att det finns någon form av hård yta under planetens moln.
Detta kan vara en förklaring till varför platsen har hållit i sig i århundraden. Men Juno hoppas kunna lösa sådana pussel.
Den har instrumentering för att bestämma den exakta kemiska sammansättningen av ovala moln, för att känna deras temperatur och struktur, och för att mäta hur djupt de går. Det finns en misstanke om att platsen har mycket djupa rötter.
Jonathan Nichols, en brittisk forskare från universitetet i Leicester, förundrade sig över de nya bilderna.
"Dessa bilder är fantastiska, och avslöjar Jupiters stora röda fläck i all sin glans", berättade han BBC News.
"Från de tre virvlarna inuti den djupa röda kärnan till vågorna och virvlarna som kretsar kring den, visar bilderna kraften och kaoset i denna ikoniska storm.
"De ljusa och mörka nyanserna avslöjar vindflödet på plats och potentiellt 3D-strukturen i molndäcken.  Men bilderna är också en perfekt konvergens av vetenskap och konst, avslöjar den fantastiska skönheten i den gigantiska planeten.
"Kvaliteten på dessa data är superb, och det bådar gott för ytterligare Juno data som kommer att avslöja hur djupt in i atmosfären Great Red Spot sträcker sig."
Juno har varit på Jupiter i drygt ett år. Den flyger stora ellipsar runt planeten och närmar sig var 53:e dag.
Måndagens pass såg det skumma bara 3.500km över molntopparna vid ett tillfälle. När den reste tvärs över platsen, var det fortfarande bara 9.000 km över havet.
Utövandet av uppdraget hittills har varit att släppa råa bilder från JunoCam och bjuda in allmänheten att arbeta på dem - att bearbeta dem på sätt som belyser områden av vetenskapligt intresse, eller helt enkelt att göra några fascinerande konstverk.
Under tiden får forskarlaget arbeta med datauppsättningarna från de andra instrumenten. Deras resultat tar en tid längre tid att komma fram - vid konferenser och i tidskriftspapper.
Jonathan.Amos-INTERNET@bbc.co.uk och följ mig på Twitter: @BBCAmos
En amerikansk rymdagentursond har lämnat tillbaka de mest detaljerade bilderna någonsin av Jupiters stora röda fläck.