1970年代後半から1980年代にかけて木星、土星、天王星、海王星、冥王星といった外惑星が同じような方向に並ぶため、スイングバイ航法を用いてより遠くまで到達するのに最適な時期だったのである（スイングバイ航法を用いなかった場合、ボイジャーが地球を出発した時の速度では木星あたりまでしか到達出来ない）。ちなみに、この機会を逃した場合、次に並ぶのは175年後まで待たねばならなかった。天王星・海王星へ向かう予定が無かった1号についても2号とは異なる軌道に投入されたことで土星接近後に冥王星に向かう可能性が残された。ただし最終的に冥王星探査はキャンセルされており、代わりにタイタンへの接近探査が行われた。しかしタイタンの大気は予想外に厚く、結果的にボイジャー1号では雲の下までは観測できなかった。タイタンの地表面の本格的な探査は後年のカッシーニ・ホイヘンスまで、冥王星の探査はニュー・ホライズンズまで、どちらもお預けとなった。

ボイジャー1号は1977年9月5日に打ち上げられ、木星と土星とその衛星を観測した。ボイジャー2号は1977年8月20日に打ち上げられ、1号が訪れた惑星に加えて天王星と海王星とその衛星を観測した。結果、各惑星で新しい衛星を発見したり、木星、天王星及び海王星に環があることが明らかとなった。また、トリトンにおける大気の発見のほか、イオの火山についても明らかとなった。
1号の方が2号よりも後に打ち上げられているが、これは本来同日に打ち上げる予定であった1号がシステム不良のため16日間延期されたためである。

• 1989年10月にスペースシャトル・アトランティス号によって打ち上げられたガリレオは、まず金星に向かって飛行し、金星の重力を利用してスイングバイを行って加速、さらに地球で2回のスイングバイを行っておよそ6年をかけて木星に到達した。
• しかしガリレオが搭載していた傘のような高利得アンテナは展開できず、残されていた低出力のアンテナで通信する事態となった。そのためには地球側の受信アンテナも4年がかりで増設された。
• 1995年、木星に接近したガリレオは、まず木星内部の探査を行った。ガリレオから投下されたプローブは57分後（表層部から146kmほど落下）に通信が途絶するまでデータを送り続け、その後はおそらく高熱で溶けてしまったと考えられている。このミッションは期待通りの成果を上げることができなかった。
• ガリレオはその後、木星の強力な放射線を避けるため、木星から離れてエウロパに向かった。そこで、エウロパ内部に電流が流れていることを観測。これは氷の下に塩分を含む海があることを示唆した。エウロパにはまた、地球の熱水噴出孔のようなものがあると推定されている。こうしたさまざまな証拠（液体、有機物、エネルギー）から、エウロパには生命が存在する可能性が示唆された。

姿勢制御用燃料の尽きたガリレオが衛星のどれか、特に生物が存在する可能性があると考えられているエウロパに落下した場合、探査機に付着している地球の微生物が衛星の環境を汚染してしまう恐れがあったからである。