，该探测器成功地掠过金星从而成为人类第一个成功接近其他行星的空间探测器。 水手2号的结构与水手1号基本一致，携带了6台科学仪器。包括一台工作在13.5毫米和19毫米的双通道微波雷达，一台工作在8至9微米和10至10.8微米波段的红外雷达，1台磁力计，1个电离室，1个粒子探测器以及1台宇宙尘埃检测仪。 在经历了108天、2亿9千万公里的飞行之后，水手2号在12月14日接近金星并拍摄下了红外及微波波段的图像。
任务.从地面发射之后，水手2号首先进入的是118公里的地球轨道。980秒后火