2000年3月－5月和2002年7月－12月，部分气凝胶收集器进行星际尘埃采集。2002年11月2日它从约3100千米处飞掠小行星5535，并拍摄图片。2004年1月2日飞越维尔特二号彗星。飞越彗星时从彗发收集到彗星尘埃样品，拍摄了详细的冰质彗核图片。 2006年1月15日约凌晨5:10 EST（10:10 UTC），星尘号返回舱在犹他州大盐湖沙漠着陆，着陆的确切地点位于北纬40°21.9'，西经113°31.25'。返回舱的速度达到12.9 km/s（28,860 英里／小时）是进入大气层