PLANET計画
惑星探査計画の黎明
日本における惑星探査の構想は1971年に始まる。宇宙科学研究所の前身である東京大学宇宙航空研究所で行われた「月・惑星シンポジウム」において長友信人の「大気改造の技術的可能性を考慮した金星観測計画について」や松尾弘毅の「Μロケットによる月・惑星ミッションの可能性について」が発表され、1972年の同シンポジウムでは連名で「スペースシャトル・ペイロードを利用した金星大気圏の観測計画」、「太陽帆推進による太陽接近観測の可能性について」が発表されている。この時期には金星周回探査機や金星大気球、小惑星・彗星サンプルリターン等が考案されたが、どれも十分な検討を経ているとは言い難く、また当時利用可能であったM-4Sロケットの打ち上げ能力が、惑星探査を行うにはあまりに非力であったこともあり、具体化には至らなかった。
ハレー彗星探査
1970年代後半、1910年以来76年ぶりにハレー彗星が接近することを受け、開発中のM-3Sロケットの2倍以上の打ち上げ能力をもつ改良型ミューロケット（M-3S改I型ロケット、後のM-3SIIロケット）によるハレー彗星探査計画を秋葉鐐二郎が発表し、ハレー彗星探査の機運が高まることとなった。その影響でPLANET-A計画も当初の金星探査機からハレー彗星探査機に変更される。当初は金星フライバイも盛り込まれる予定であったが、ハレー彗星に目標を絞り、総重量120kgの探査機を2機打ち上げることになった。
東京大学宇宙航空研究所が文部省直轄の宇宙科学研究所に組み替えられたこと、また、ハレー彗星探査において関係宇宙機関が連携を密にすること（ハレー艦隊）を目的にIACGが発足されたこと等もこの計画を後押しすることになる。PLANET-A計画を実現するために、4つの大きな開発が行われた。日本初の深宇宙探査機となるMS-T5「さきがけ」及びPLANET-A「すいせい」の探査機本体、探査機を惑星間軌道に打ち上げるM-3SIIロケット、探査機と通信を確立するための臼田宇宙空間観測所の直径64mパラボラアンテナ、探査機をハレー彗星まで導く航法システム、以上の4項目がそれである。
さきがけとすいせいは特に大きな問題もなくハレー彗星探査を終え、磁場観測や紫外線によるコマの撮像、太陽風との相互作用の調査等の分野で大きな成果をもたらした。
金星探査から火星探査へ
1980年代後半、大型探査計画が可能となる見込みが出たために、PLANET-B計画と並行して月・ペネトレータ計画（後のLUNAR-A計画）や小惑星サンプルリターン計画（後のMUSES-C計画）等、様々な探査計画が考案された。その中で金星探査機PLANET-B計画は着々と検討を進め、PLANET-A計画の探査機開発成果とEXOS-C計画の観測機器開発成果を活用したスピン安定式250kgの金星探査機を用い、パイオニア・ヴィーナス計画の観測成果を受けた上で、より詳細な観測を目指す計画となった。しかし、1989年秋から1990年春にかけて行われたM-Vロケット2号機のミッションプラン選定で、候補の1つとなったPLANET-B計画はMUSES-C計画と共にLUNAR-A計画に敗れ、再検討を要求されることになる。
再検討にあたって、NASAのバイキング計画で明らかになった火星の大気圧分布が理論モデルと合わないこと、ソ連のフォボス計画で火星の上層大気から宇宙空間への酸素の流出が観測されたこと、金星の上層大気についてはパイオニア・ヴィーナス計画で既に十分な探査が行われていること等から、火星探査派が金星探査派よりも優勢となる。また、工学研究者達の後押しがあったことが決め手となり、PLANET-B計画は火星探査機として開発されることになった。再検討を経て火星探査機となったPLANET-B計画は、1991年秋から1992年春にかけての選定でASTRO-E計画に競り勝ち、M-Vロケット3号機のミッションプランとして採用された。
その後、打ち上げ延期や過酷な軽量化、推進系配管に追加された逆止弁の故障によるパワードスイングバイ失敗と周回軌道投入用燃料の不足、大規模な太陽フレア、1bit通信など、のぞみは開発中から火星周回軌道投入までの道程にあった数々の困難をくぐり抜ける。しかし、2003年7月9日に電源投入ノイズによる誤作動で2度目の通信途絶が発生。火星周回軌道投入期限である同年12月9日までに通信が回復しなかったため、周回軌道投入を断念し、5年間に渡る運用が終了された。
水星探査と国際協力
PLANET-B計画が承認された1990年代前半、火星探査の次の計画としては水星探査が有力とされていた。この背景としては、当時水星を探査した探査機はマリナー10号のみであり、フライバイによる探査であったことから、極めて限定的な観測しか行われていなかったことが挙げられる。そのような状況の中で、1997年に水星探査WGが結成され、翌1998年5月28日に大宮で行われた第21回宇宙技術および科学の国際シンポジウムにおいて、MUSES-Cでの実証を予定していたイオンエンジンを主推進器とする水星探査機の構想が発表された。
この構想はMUSES-DもしくはPLANET-Cになるとされ、高度300kmの水星周回軌道から、分解能30mでの全球マッピング及び磁気圏の観測を行うというものであった。構想では、2005年8月にM-VロケットもしくはH-IIAロケットを用いて打ち上げ、イオンエンジンによる軌道変換を行いながら2006年及び2007年に金星スイングバイを行った後、2008年1月に水星スイングバイを行い、2009年9月30日に高度300kmの水星周回軌道に投入するとされていた。
同年11月に正式に提案され、予算化を目指していたが、1年後の1999年11月に欧州宇宙機関(ESA)がコーナーストーンミッションとして検討中であったベピ・コロンボ計画への参加についてISASへ打診があり、翌2000年9月にISASからESAへ参加表明を行い、同年10月にはコーナーストーンミッションとして正式に採択された。
3度目の金星探査計画
1974年に行われたマリナー10号の探査によって脚光をあびたスーパーローテーション等、金星には地球とは異なる気象現象が多く存在する。これらの研究は何十年と続けられてきたにも関わらずほとんど解明されておらず、比較惑星学等の観点から、多くの研究者が金星気象の調査を望んでいた。しかし、当時の探査計画のほとんどは地表面の探査や可視光での撮像に留まっていたため、これらの現象の構造解明に至る詳細な調査結果はもたらされずにいた。しかし、1990年頃に赤外線を用いて金星の下層大気や地表面までの大気圏を大気圏外から透視できる可能性が示唆される。この新たな探査手法の登場を受けて、PLANET-Bの打ち上げを控えた1995年頃、再び金星探査計画の検討が始められた。この計画は、金星の気象を探査することのみを目的とした世界初の惑星気象探査機というものであった。
のべ3度目となる金星探査計画は、金星上層大気と磁気圏の探査というそれまでの計画とは違い、世界初の金星気象探査機という新たな形をとって2001年1月11日から2日間に渡って開かれた第1回宇宙科学シンポジウムにおいて発表された。2001年5月10日の宇宙理学委員会、及びその後の宇宙開発委員会で計画が承認され、2004年から試作モデルの製作に取りかかった。M-Vロケットに最適化された設計を想定していたが、2006年にM-Vロケットの廃止が決定され、それに伴って打ち上げロケットがH-IIAロケットへ変更された。
「あかつき」は2010年5月21日にH-IIAロケット17号機で打上げられた。
太陽系探査ロードマップ
2003年に打ち上げられたはやぶさ (MUSES-C) が2005年に小惑星イトカワにランデブーし、多くの素晴らしい観測成果をあげた。しかし、その後継機に最低限必要な額の予算がつかないといった内部の問題が浮き彫りになり、また、はやぶさに対する一般の注目度が高かったこともあり、従来の ISASに欠けていたプログラム的探査を行うことによる戦略性の確保と探査失敗時の早期リカバリや、計画を規定するロードマップの必要性を主張する声が内外から大きくなる。それによって2007年4月1日、月・惑星探査推進グループ (JSPEC) が設立された（翌年、月・惑星探査プログラムグループに名称変更）。 
JSPECが実施する月・惑星探査のロードマップ及びJSPECの運営に寄与する委員会の進め方について検討するために、設立に先立つ2007年1月16日、宇宙理学委員会内において太陽系探査ロードマップ検討小委員会が開かれた。小委員会での議論は宇宙理学委員会で従来用いられていた「太陽系科学ロードマップ」を2006年8月23日にISAS有志が大幅改訂した「太陽系科学ミッションのロードマップ」を叩き台として進められた。小委員会報告を受けてJAXAは2008年8月に内外の専門家40人による宇宙探査委員会を新たに設置した。これによって従来の宇宙科学委員会の枠とは別にロードマップに沿った新たな計画を設けることが可能となった。
新体制における太陽系探査計画の中で、のぞみ後継の火星探査機など、ISASの実施する日本独自の惑星環境探査機には従来通りPLANETの名称が与えられる。他に月探査を目的とするSELENEシリーズ、始原天体探査を目的とするはやぶさシリーズ等があり、これらはJSPECが実施するものとされている。