2013年10月12日），再度接近地球轨道，借由地球的重力助推提升速度。在飞掠过地球之后不久，朱诺号就进入安全模式，向与木星会合的路径上前进。在2016年7月4日，探测器点火减速，以进入一週期14日的木星极轨道。一旦朱诺号进入週期为14日的该轨道，红外线和微波的仪器将开始测量来自木星大气层内深处发射出的热辐射。通过这些观测将可以评估水的丰度和分布，还有氧成分。通过填补木星成分缺失的这一块拼图，可以深入了解木星起源。朱诺号也将研究驱动木星大气环流的对流和模式。朱诺号的其它仪器也将收集有关木星重力场、极性和