1967年6月14日發射“水手5號”金星探測器，同年10月19日從距離金星3970千米處通過，做了大氣測量。1973年11月3日發射“水手10號”水星探測器，1974年2月5日路過金星，從距離金星5760千米處通過，對金星及其大氣做了電視攝影，發回上千張金星照片。
從1978年起，美國把行星探測活動的重點轉移到金星。1978年5月20日和8月8日，分別發射了“先驅者-金星1號和2號”，其中1號在同年12月4日順利到達金星軌道，並成為其人造衛星，對金星大氣進行了244天的觀測，考察了金星的雲層、大氣和電離層，研究了金星表麵的磁場，探測了金星大氣和太陽風之間的相互作用；還使用船載雷達測繪了金星表麵地形圖。
1988年1月兩位美國地質學家報告說，金星表麵的阿芙洛狄忒高原地區具有與地球上洋脊十分相似的特征，他們分析了美國“先驅者-金星1號”宇宙飛船環繞金星時用雷達信號測量金星表麵的結果，發現金星阿芙洛狄忒高原的岩層斷裂模式與地球上洋中脊附近的情況很相似，其主脊兩側的特征近似呈鏡像對稱，這也正是洋中脊的重要特征。那裏的高山、峽穀以及斷層諸方麵的分布特征表明金星的地殼在擴張，其每年幾厘米的擴張速度與地球的海(洋)底擴張相仿。
“先驅者-金星2號”帶有4個著陸艙一起進入金星大氣層，其中一個著陸艙著陸後連續工作了67分鍾，發回了一些圖片和數據。在金星的雲層中不同層次具有明顯的物理和化學特征，金星上降雨時，落下的是硫酸而不是水，探測還表明，金星上有極其頻繁的閃電；金星地形和地球相類似，也有山脈一樣的地勢和遼闊的平原；存在著火山和一個巨大的峽穀，其深約6千米、寬200多千米、長達1000千米；金星表麵有一個巨大的直徑達120千米的凹坑，其四周陡峭，深達3千米。
為了在探測金星方麵取得更大的成就，美國宇航局決定要利用其在雷達探測技術方麵的先進設備，透過金星濃密的雲層，詳細勘察金星的全貌和地質構造。
1989年5月4日，“亞特蘭蒂斯號”航天飛機將“麥哲倫號”金星探測器帶上太空，並於第二天把它送入金星的航程。“麥哲倫號”金星探測器重量達3365千克，造價達4.13億美元。後來的事實說明，“麥哲倫號”是當時最先進最為成功的金星探測器。
“麥哲倫號”裝有一套先進的電視攝像雷達係統，可透過厚厚的雲層測繪出金星表麵上小如足球場的物體圖像，其清晰度勝過當時所獲金星圖像的10倍！它裝載的高分辨率綜合孔徑雷達，其發射、接收天線與著名的“旅行者”
號探測器定向天線相似，也是3.65米直徑的拋物麵形天線，但其性能比前者提高了許多，它在金星赤道附近250千米高空時，分辨率也可達到270米。
“麥哲倫”的中心任務是對金星作地質學和地球物理學探測研究，通過先進的雷達探測技術，研究金星是否具有與河床和海洋構造，因蘇聯有科學家推測，大約40億年前金星上有過汪洋大海。
“麥哲倫”經過15個月的航行，於1990年8月10日點燃反向製動火箭，使其速度由每小時3.96萬千米減至2.79萬千米，進入圍繞金星的軌道。“麥哲倫”探測器運行中沿金星子午線繞一圈約需要189分鍾，掃描寬度為20~25千米；從北極區域到南緯60毅計劃進行37分鍾的觀測，行程約1.5萬千米。8月16日“麥哲倫”發回第一批照片。
“麥哲倫”拍攝到金星上一個40千米伊80千米大的熔岩平原，雷達的測繪圖像非常清晰，可以清楚地辨認出火山熔岩流、火山口、高山、活火山、地殼斷層、峽穀和岩石坑。金星火山數以千計，火山周圍常有因隕石撞擊而形成的沉積物，像白色花朵。“麥哲倫”發現金星上的塵土細微而輕盈，較易於被吹動，探測表明金星表麵確實是有風的，很可能像“季風”那樣，時刮時停，有時還會發生大風暴。金星表麵溫度高達280~540益。它沒有天然衛星，沒有水滴，其磁場強度也很小，大氣主要以二氧化碳為主，一句話，它不適宜生命存活。它的表麵70%左右是極為古老的玄武岩平原，20%是低窪地，高原大約占了金星表麵的10%，金星上最高的山是麥克斯韋火山，高達12000米。在金星赤道附近麵積達2.5萬平方千米的平原上，有3個直徑為37~48千米的火山口。金星上環繞山極不規則，總共約有900個，而且痕跡都非常年輕。
“麥哲倫”拍攝了金星絕大部分地區的雷達圖像，它的許多圖像與蘇聯“金星15號”和“金星16號”探測器所攝雷達照片經常可以重合拚接起來，使判讀專家得以相互印證，從而使得人們對金星有進一步的了解。