Med data og lærdom fra Venera 4 lanserte Sovjetunionen de to sondene Venera 5 og Venera 6 med fem dagers mellomrom i januar 1969; de ankom Venus med én dags mellomrom den 16. og 17. mai samme år. Sondene var forbedret til å tåle 25 bar og var utstyrt med mindre fallskjermer for å oppnå en raskere nedstigning. Siden daværende modeller av Venus' atmosfære antydet at overflatetrykket var 75–100 bar, var det ikke ventet at disse heller skulle overleve turen ned til overflaten. Etter å ha returnert data fra atmosfæren i litt over femti minutter, ble begge knust i en høyde av ca. 20 km før de slo ned i overflaten på nattsiden av Venus.