Venusta tutkineet avaruusluotaimet
Venukseen on tehty kaikista planeetoista eniten miehittämättömiä lentoja, joista Neuvostoliiton Venera-ohjelman (1961–1983) luotaimia laskeutui myös planeetan pinnalle. Ensimmäinen Venuksen ohilennon tehnyt avaruusluotain, Neuvostoliiton Venera 1, oli myös ensimmäinen toiselle planeetalle lähetetty avaruusluotain. Yhteys luotaimeen katkesi kuitenkin ennen ohilentoa, joka tapahtui vuonna 1961. Ensimmäisen onnistuneen ohilennon teki Yhdysvaltain Mariner 2 vuonna 1962. Se mittasi Venuksen magneettikenttää ja pinnan lämpötilaa.
Vuonna 1966 Venera 3 iskeytyi Venuksen pintaan. Siitä tuli ensimmäinen avaruusluotain toisen planeetan pinnalla. Sen sisarluotain Venera 2 lakkasi toimimasta ylikuumenemisen takia ennen ohilentonsa suorittamista. 18. lokakuuta 1967 Venera 4 -luotaimesta tuli ensimmäinen suoraan toiselta planeetalta mittaustuloksia lähettänyt laite, kun se tutki Venuksen ilmakehän painetta, lämpötilaa, tiheyttä ja koostumusta. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuudeksi saatiin 95 prosenttia ja paineeksi paljon odotettua suurempi tulos, 75–100-kertainen Maan ilmakehään nähden. Tutkimustuloksia tarkensivat Venera 5 ja 6 toukokuussa 1969, mutta nekään eivät saavuttaneet planeetan pintaa: Venera 4:n akuista loppui virta, kun laskeutuja oli yhä leijumassa alaspäin tiheää kaasukehää; 5 ja 6 puolestaan tuhoutuivat korkeassa paineessa jo 18 kilometrin korkeudella pinnasta.
Ensimmäinen onnistunut laskeutuminen pinnalle tapahtui 15. joulukuuta 1970, kun Venera 7 -luotain lähetti tietoa takaisin Venuksen pinnalta. Se mittasi pinnan lämpötilaksi 455–475 °C. Venera 8 laskeutui 22. heinäkuuta 1972. Venera 9 saapui Venuksen kiertoradalle 22. lokakuuta 1975, jolloin siitä tuli planeetan ensimmäinen satelliitti. Se oli varustettu kameroilla ja spektrometrillä, ja se lähetti tietoa planeetan pilvistä, ionosfääristä, magneettikentästä ja myös pinnasta tutkan avulla. Noin 135-kiloinen laskeutuja irtosi luotaimesta, teki useita mittauksia laskeutumisen aikana ja lähetti ensimmäiset kuvat Venuksen pinnalta. Kolme päivää Venera 9:n jälkeen saapui Venera 10 suorittamaan samoja tehtäviä.
Vuonna 1978 NASA lähetti kaksi Pioneer-luotainta kohti Venusta. Toinen luotaimista oli "Pioneer Venus Orbiter", joka saapui elliptiselle kiertoradalle 4. joulukuuta. Se tutkakartoitti planeetan, melko epätarkasti tosin, ja otti myös valokuvia planeetasta. Lopulta sen kiertoradalla pitänyt polttoaine loppui ja se tuhoutui syöksyessään kaasukehään elokuussa 1992. "Pioneer Venus Multiprobe" sisälsi yhden suuren ja kolme pientä laskeutujaa, jotka saapuivat kaasukehään 9. joulukuuta. Yksi laskeutujista selvisi odotuksien vastaisesti 45 minuuttia pinnalla.
Myös Neuvostoliitto lähetti 1978 Venukseen kaksi luotainta, Venera 11 ja 12. Ne pudottivat laskeutujansa ohittaessaan planeetan 21. ja 25. joulukuuta. Laskeutujissa oli värikamerat sekä maaperän tutkimiseen tarkoitettu pora ja analysaattori, jotka menivät kuitenkin epäkuntoon. Ne havaitsivat kuitenkin klooria ja rikkiä sekä voimakasta salamointia pilvikerroksessa.
Venera 13 ja 14 saapuivat Venukseen 1. ja 5. maaliskuuta 1982 samalla toimintaohjelmalla kuin edeltäjänsä, ja tällä kertaa kaikki laitteet toimivat. Pinnasta saatiin ensimmäiset värikuvat, ja röntgenfluoresenssianalyysin perusteella todettiin pinnalla olevan basaltin tapaista kiveä. 10. ja 11. lokakuuta 1983 saapuivat Venera-ohjelman viimeiset luotaimet 15 ja 16 polaariselle kiertoradalle planeetan ympäri. Venera 15 analysoi ilmakehää Fourier-spektrometrillä ja molemmat luotaimet kartoittivat planeetan pohjoista kolmannesta tutkan avulla. Tulokset antoivat ensimmäisen yksityiskohtaisen kuvan Venuksen pinnan geologiasta, ja planeetan suuret kilpitulivuoret, koronat ja araknoidit löydettiin.
Kesäkuussa 1985 venäläiset luotaimet Vega 1 ja 2 kohtasivat Venuksen ja lähettivät sen pinnalle laskeutujat, jotka keskittyivät pilvikerrosten koostumuksen ja rakenteen tutkimiseen. Ne havaitsivat kolmessa erillisessä pilvikerroksessa koostumuseroja. Myös pintaa tutkittiin jälleen poran ja spektrometrin avulla. Luotaimista irtosi myös kaksi eräänlaista säähavaintopalloa, jotka leijuivat noin 53 kilometrin korkeudella pinnasta kymmenien tuntien ajan tutkien tuulta ja ilmakehän ominaisuuksia tällä korkeudella ja havaiten odotettua enemmän turbulenssia ja konvektiovirtauksia. Ajoittain pallot kohtasivat 1–3 kilometrin syvyisiä ”ilmakuoppia”. Vega-luotaimet jatkoivat matkaansa kohti Halleyn komeettaa, jonka ne saavuttivat yhdeksän kuukauden kuluttua ja jota varten luotaimissa oli 14 lisätutkimuslaitetta.
Vuonna 1989 lähetetty NASAn lähettämä Magellan-luotain saapui Venusta kiertävälle radalle elokuussa 1990. Se kiersi planeetan 7,3 kertaa päivässä kuvaten sen pintaa 17–28 kilometrin levyisinä kaistaleina. Kaistaleita tarvittiin yhteensä noin 1 800 koko planeetan pinnan kattamiseksi. Lopulta noin 98 % pinnasta saatiin kuvattua ja siitä 22 % stereokuvana, josta pystyttiin tekemään tietokoneella kolmiulotteisia malleja pinnanmuodoista. Magellanin tutkakuvat ovat tarkimpia ja kattavimpia mitä tähän mennessä on Venuksesta saatu.
Ensimmäiset kuvat vastaanotettiin noin vuosi saapumisen jälkeen, ja syyskuussa 1990 aloitettiin järjestelmälliset kartoitustoimet. Ensimmäinen kuvaussarja, jossa kartoitettiin 84 % pinnasta, saatiin valmiiksi toukokuussa 1991. Toisessa sarjassa, joka alkoi tammikuussa 1992, kuvattiin pintaa toisesta kulmasta kolmiulotteisen käsityksen aikaansaamiseksi. Kolmas sarja keskeytyi päivää suunniteltua aikaisemmin syyskuussa 1992 laitteisto-ongelmien takia, mutta siihen mennessä lähes koko pinta oli saatu jo kuvattua. Sarjat 4, 5 ja 6 keräsivät tietoa Venuksen painovoimasta, mitä varten luotain jarrutti alimmalle mahdolliselle vakaalle radalle. Viimeisten kokeiden jälkeen lokakuussa 1994 Magellan ohjattiin syöksymään Venuksen kaasukehään, jossa se höyrystyi suurimmaksi osaksi.
Useat muihin Aurinkokunnan osiin matkalla olleet luotaimet ovat kulkeneet Venuksen ohitse käyttäen planeetan painovoimaa eräänlaisena linkona lisävauhdin saamiseksi. Tällaisia luotaimia ovat olleet muun muassa Jupiteriin matkalla ollut Galileo sekä Saturnukseen matkannut Cassini-Huygens, joka teki kaksi ohilentoa. Tutkiessaan Venuksen lähettämää radiosäteilyä se ei havainnut lainkaan korkeataajuisia radioaaltoja (0,125–16 MHz), jotka normaalisti yhdistetään salamointiin. Havainto on siten ristiriidassa Venera-laskeutujien mittaustulosten kanssa. On mahdollista, että salamointi tapahtuu matalammilla taajuuksilla kuin Maassa, sillä alle yhden megahertsin taajuiset radiosignaalit eivät pysty läpäisemään Venuksen ionosfääriä. Galileo havaitsi merkkejä salamoinnista, mutta koska luotain ohitti Venuksen 60 kertaa Cassinia kauempaa, ovat sen tulokset arvoltaan vähäisempiä.
ESA laukaisi Venus Express -luotaimen marraskuussa 2005, ja se asettui Venuksen kiertoradalle 4. huhtikuuta 2006. Luotaimen tehtävä on tutkia Venuksen ilmakehää ja pintaa kiertoradalta käsin. Alun perin luotaimen odotettiin toimivan kiertoradalla noin 500 maan vuorokauden ajan. Luotaimen tehtävä päättyi vuonna 2015.
NASA:n 2004 lähettämä MESSENGER-luotain tutki Venusta muutamilla ohilennoilla. Luotaimen määränpää on Merkurius, mutta spiraalinmuotoisen radan johdosta se lensi Venuksen ohi kahdesti 2006 ja kerran 2007. Myös ESA:n ja JAXA:n suunnittelema BepiColombo-luotain ohittaa Venuksen matkallaan Merkuriukseen. Useita kertoja siirretty laukaisu tapahtunee lokakuussa 2018.