Hovedoppgaven til Venera-D vil være å foreta radarkartlegging i bane rundt Venus. Slik kartlegging har tidligere blitt gjort av Venera 15 og Venera 16 på 1980-tallet, og Magellan-sonden på 1990-tallet, men Venera-D vil benytte en kraftigere radar. Videre skal Venera-D kartlegge mulige landingssteder for fremtidige landingsfartøy i Venera-programmet. Målet på sikt er at Venus-programmet skal frembringe et landingsfartøy som kan overleve lenger i det tøffe Venus-klimaet enn de sovjetbygde landingsfartøyene, som ikke klarte seg mer enn en halvtime der.