ג'ונו הגיעה אל צדק ב־4 ביולי 2016. עם ההגעה לצדק הגשושית הציתה את המנוע הראשי לבעירה רקטית שנמשכה 35 דקות ולכדה אותה במסלול סביב צדק. ג'ונו מקיפה את כוכב הלכת במסלול קוטבי, בו נטיית המסלול שלה היא כ־90 ±10 מעלות לקו המשווה של צדק, כך שהיא עוברת מעל קטביו. מסלולה אליפטי מאד: הנקודה הקרובה ביותר במסלול (פריאפסיד) נמצאת במרחק של כ־4,200 ק"מ מעל פני העננים העליונים של צדק, בעוד הנקודה הרחוקה ביותר במסלול (אפואפסיד) מביאה את ג'ונו למרחק של כ־8.1 מיליון קילומטר מצדק.
ג'ונו תוכננה במקור להשתמש במנוע הרקטי שלה פעם נוספת, על מנת להיכנס למסלול בעל משך הקפה קצר יותר עבור השלב המבצעי של המשימה, אך היא נשארה במסלול הראשוני עקב חשש מתקלה במערכת ההנעה הרקטית.
לפי התכנון המקורי, בזמן שיגור החללית, המסלול הראשוני של ג'ונו אמור היה לכלול הקפה בודדת שתימשך 107 ימים, אך כשנה לפני ההגעה לצדק הוחלט לפצל אותו לשני מסלולים קצרים יותר בני 53.5 ימים כל אחד. ג'ונו תוכננה לבצע ב־19 באוקטובר 2016 את הבעירה הרקטית המוזכרת לעיל, כדי להיכנס למסלול מבצעי קצר יותר בן 14 יום. הבעירה הרקטית נדחתה לאחר שהתגלתה, בבדיקה לפני הבעירה, פתיחה איטית מהמתוכנן בשסתומי הליום של מערכת לוויסות הלחץ של דלק המנוע הרקטי. חקירה שבדקה את הבעיה העלתה כי קיים חשש שהתקלה תקרה גם במהלך הבעירה הרקטית ועלולה להוות סיכון לחללית או תביא למסלול לא רצוי. בעקבות התקלה, נאס"א החליטה לוותר על הבעירה הרקטית ולהשאיר את החללית במסלול הראשוני שלה, שנמשך כאמור 53.5 יום.
מלבד הארכת משך המשימה באופן משמעותי, מעבר ל־20 החודשים שתוכננו, לג'ונו יש את אותה יכולת איסוף נתונים מדעיים כמו במסלול שתוכנן לה במקור, מכיוון שבשני המסלולים היא הייתה מגיעה לאותה נקודת פריאפסיד (הנקודה הקרובה ביותר במסלול סביב המוקד - צדק). ב-6 ביוני 2018 הודיעה נאס"א על הארכת המשימה מעבר לתכנון המקורי, ולתקצבה עד 2021.
המסלול האליפטי של ג'ונו נקבע על בסיס היעדים המחקריים של המשימה, שדרשו את ההתקרבות המקסימלית האפשרית לכוכב הלכת, בעיקר כדי למפות ביסודיות את השדה הכבידתי והשדה המגנטי של צדק. המסלול עובר דרך הקטבים של צדק, בשל כמה סיבות:
תצפיותיה של ג'ונו נעשות בעיקר בזמן קצר של כ־3 שעות לפני ו־3 שעות אחרי הנקודה הקרובה ביותר לצדק במסלול (פריאפסיד). שאר הזמן, כאשר ג'ונו נמצאת הרחק מצדק במהלך רוב המסלול, ישמש לשידור המידע שהגשושית אספה חזרה לכדור הארץ ולבחינת התקינות שלה ושל מכשיריה.
סיום המשימה.
מכיוון שהקרינה בסביבת צדק תפגע באופן הדרגתי במכשור האלקטרוני של הגשושית, היא תוכננה מראש לשרוד לתקופה קצרה יחסית ולפעול במשך כ־20 חודשים. כשמשימתה סביב צדק תסתיים, הגשושית תפעיל את המנוע הרקטי שלה לתמרון אחרון על מנת להיכנס למסלול התנגשות בצדק, אז תתפרק באטמוספירה שלו. ההשמדה המכוונת נועדה למנוע התנגשות של ג'ונו באחד מירחיו של צדק, ולגרום ל"זיהום פלנטרי" של אחד מהירחים עליהם יש אולי אפשרות לקיום חיים. החשש גדול במיוחד בקשר לירח אירופה, בו חוקרים משערים שמתקיים אוקיינוס תת־קרקעי מתחת למעבה של קרח. במהלך בנייתה היה ניסיון לשמור על הגשושית נקייה מבקטריות שעלולות לשרוד את התנאים הקשים בחלל החיצון, והיא נבנתה ב"חדר נקי" בו נשמרים תנאי ניקיון גבוהים ביותר. על אף הניסיון לשמור על הגשושית נקייה, לא ניתן היה לוודא חיטוי מוחלט שלה ועל כן ננקטת שיטה זו של התרסקות מבוקרת, כפי שננקטה בעבר עבור גשושיות אחרות כמו גלילאו.
הארכת המשימה.
בינואר 2021 הודיעה נאס"א על הארכת המשימה של הגשושית עד לחודש ספטמבר 2025. בתקופה זאת תעבור הגשושית לחקור את ירחי צדק: גנימד, איו ואירופה. ב־26 בדצמבר 2019, מכשיר ה־JIRAM על סיפון הגשושית ג'ונו צילם לראשונה את הקוטב הצפוני של גנימד באינפרא אדום. ג'ונו חלפה במרחק של כ־100,000 ק"מ מהירח גנימד וצילמה 300 תמונות אינפרא אדום של פני השטח, ברזולוציה מרחבית של 23 ק"מ לפיקסל.
ב־7 ביוני 2021 ג'ונו חלפה במרחק 1,038 ק"מ ובמהירות של 19 ק"מ לשנייה מפני השטח המורכבים של הירח גנימד הכוללים מכתשים עם קרניים. היעף יניב תובנות לגבי הרכב הירח, היונוספירה, המגנטוספירה וקליפת הקרח. לרוב המכתשים של גנימד יש קרניים בהירות היוצאות ממרכזי הפגיעה, אך לכ־1 אחוז מהמכתשים יש קרניים כהות. תמונה שצולמה על ידי מכשיר ה־JunoCam במהלך היעף הקרוב מציגה את אחד המכתשים עם הקרניים הכהות. רוחב המכתש, ששמו Kittu, הוא כ־15 ק"מ, והוא מוקף בחומר כהה יותר שנפלט במהלך הפגיעה שיצרה את המכתש. ג'ונו עתידה לחלוף על פני הירח אירופה בספטמבר 2022 בנוסף לשני יעפים בקרבת הירח איו בשנים 2023 ו־2024.
מבנה הגשושית.
ג'ונו מורכבת מבסיס בצורת משושה בקוטר של 3.5 מטר, וביחד עם האנטנה המרכזית גובהו מגיע גם כן ל־3.5 מטר. לשלוש מדפנותיה מחוברים לוחות סולאריים אשר מספקים את כל תצרוכת החשמל שלה, ואיתם אורכה מגיע ל־20 מטר. משקלה בעת השיגור היה 3,625 ק"ג, כש־1,593 ק"ג מהם הם הגשושית עצמה, 1,280 ק"ג הם דלק ו־752 ק"ג הם מחמצן לדלק.
מרבית רכיביה האלקטרונים מוגנים בתוך "כספת", קופסת טיטניום שנועדה להגן עליהם מפני הקרינה הקשה שבמגנטוספירה של צדק. לגשושית מערכת הנעה רקטית לצורך תמרוני מסלול וכיוון בחלל, והיא מסתובבת סביב עצמה במשך כל המשימה כדי לשפר את יציבותה במסלול, עם קצב שנע בין 1 ל־5 סיבובים לדקה.
לוחות סולאריים.
ג'ונו היא הגשושית הראשונה לצדק ולכוכבי הלכת שמחוץ למערכת השמש הפנימית שתפעל על בסיס אנרגיה סולארית. במהלך מסלולה לעבר צדק, בינואר 2016, "שברה את השיא" שקבעה הגשושית האירופאית רוזטה באוקטובר 2012, כאשר הפכה לגשושית הרחוקה ביותר מהשמש שמתבססת על אנרגיה סולארית.
השימוש באנרגיה סולארית במשימה לחקר צדק מציב עבורה אתגר קשה עקב העובדה שהמרחק בין צדק לשמש גדול פי חמישה ממרחקו של כדור הארץ מהשמש (עם מרחק ממוצע של 5.2 יחידות אסטרונומיות) ולכן מקבל הרבה פחות אור שמש ממנו. בשל כך, לוח סולארי באזור צדק יפיק פי 25 פחות אנרגיה מאשר בקרבת כדור הארץ. במשך זמן רב מתכנני משימות סברו כי לא ניתן להשתמש באנרגיה סולארית במרחק גדול כל כך מהשמש, ואכן - עד אז כל הגשושיות שחקרו את מערכת השמש החיצונית, החל מפיוניר 10 ועד ניו הורייזונס פעלו באמצעות גנרטור רדיואיזוטופי תרמואלקטרי (RTG), שמפיק חשמל מחום שנפלט מחומר רדיואקטיבי. אולם פיתוחים בטכנולוגיה סולארית שאפשרו את הגדלת התפוקה של תאים סולאריים ב־50%, עלות נמוכה יותר וכן היעדר זמינות של פלוטוניום 238 (החומר הרדיואקטיבי שמפעיל את ה־RTG) בזמן הצעת המשימה, הטו את הכף לבחירה באנרגיה סולארית.
שלושת הלוחות הסולאריים של ג'ונו הורכבו באופן סימטרי על גופה המשושה. אורכו של כל לוח סולארי הוא 8.9 מטר ורוחבו 2.7 מטר, מה שהופך את ג'ונו להיות הגשושית הגדולה ביותר ששלחה נאס"א לחלל החיצון. כל לוח מורכב מארבעה מקטעים נפרדים אשר קופלו במהלך השיגור ונפרסו בחלל. באחד הלוחות הסולאריים הותקן מגנטומטר במקום המקטע הרביעי, עקב הצורך להרחיקו מגוף הגשושית כדי שהשדה המגנטי שלה לא יפריע לו לבחון את השדה המגנטי של צדק. בסך הכל הלוחות הסולאריים מורכבים מ־18,698 תאים פוטו־וולטאיים עם שטח כולל של 60 מטר רבוע. בסביבת כדור הארץ יכולים הלוחות הסולאריים של ג'ונו להפיק בין 12–14 קילו־וואט, בעוד בצדק הם יוכלו לספק כ־460–490 וואט בלבד, כאשר עם הזמן הקרינה בסביבת צדק תשחוק את הלוחות ותוריד את התפוקה לכ־420 וואט. למרות המתח החלש שיסופק, מכשיריה האלקטרונים תוכננו להיות חסכוניים ביותר בצריכת החשמל שלהם.
מערכת הנעה.
מערכת ההנעה המרכזית של ג'ונו כוללת מנוע רקטי בודד מדגם Leros-1b, השורף דלק נוזלי מסוג הידרזין ומחמצן מסוג N2O4 . את תמרוני הגשושית השונים במהלך המסלול מבצע המנוע אשר מספק דחף של 645 ניוטון. כאשר המנוע לא פועל, במהלך רוב המשימה, הוא מכוסה על מנת למנוע נזק שעלול להיגרם ממטאורואידים זעירים או פסולת חלל. ג'ונו מצוידת גם בתריסר מנועים קטנים שמשתמשים בדלק ההידרזין בלבד, ומשמשים אותה להכוונה בחלל ולביצוע תמרונים לתיקון מסלול. הדלק מאוחסן במספר מיכלים כדוריים שמכוסים בבד מבודד ומערכת חימום שמופעלת שבועות לפני תחילת הבעירה, כדי להעלות את טמפרטורת הדלק לרמה הנדרשת לצורך בעירה.
מחשוב.
הגשושית מצוידת במערכת מחשוב בשם RAD750 שמספקת 256 מגהבייט של זיכרון הבזק ו־128 מגה־בייט של זיכרון DRAM נדיף, עם קצב נתונים של 100 מגה־בייט לשנייה. מערכת המחשוב תוכננה להיות עמידה בפני הקרינה החזקה שבסביבת צדק. אחת הפונקציות החשובות של מערכת המחשוב, מעבר לניהול המידע בגשושית, היא לזהות בעיה או חריגות כלשהן ולהכניס את הגשושית ל"מצב בטוח", בו היא תכוון את הלוחות הסולאריים לכיוון השמש על מנת להבטיח אספקת אנרגיה ולחכות להנחיות מצוות המשימה בכדור הארץ.
תקשורת.
לג'ונו יש חמש אנטנות שמאפשרות לה לתקשר עם צוות המשימה בכדור הארץ. הגשושית משתמשת בטווח התדרים X ו־Ka של גלי רדיו ונעזרת ברשת החלל העמוק של נאס"א. תקשורת במרחקים שבהם נמצאת ג'ונו הופכת לבעייתית עקב הזמן הרב שלוקח לאותות הרדיו להגיע מצדק עד לכדור הארץ, כ־45 דקות לכל כיוון. לכן הגשושית מתוכננת כך שתדע לפעול באופן עצמאי במקרה הצורך ובמקרה של תקלה לעבור ל"מצב בטוח" ולחכות לפקודות מכדור הארץ.