从1978年起，美国把行星探测活动的重点转移到金星。1978年5月20日和8月8日，分别发射了“先驱者-金星1号和2号”其中1号在同年12月4日顺利到达金星轨道，并成为其人造卫星，对金星大气进行了244天的观测，考察了金星的云层、大气和电离层，研究了金星表面的磁场，探测了金星大气和太阳风之间的相互作用；还使用船载雷达测绘了金星表面地形图。1988年1月两位美国地质学家报告说，金星表面的阿芙洛狄忒高原地区具有与地球上洋脊十分相似的特征，他们分析了美国“先驱者-金星1号”宇宙飞船环绕金星时用雷达信号测量金星表面的结果，发现金星阿芙洛狄忒高原的岩层断裂模式与地球上洋中脊附近的情况很相似，其主脊两侧的特征近似呈镜像对称，这也正是洋中脊的重要特征。那里的高山、峡谷以及断层诸方面的分布特征表明金星的地壳在扩张，其每年几厘米的扩张速度与地球的海底扩张相仿。
“先驱者-金星2号”带有4个着陆舱一起进入金星大气层，其中一个着陆舱着陆后连续工作了67分钟，发回了一些图片和数据。在金星的云层中不同层次具有明显的物理和化学特征，金星上降雨时，落下的是硫酸而不是水，探测还表明，金星上有极其频繁的闪电；金星地形和地球相类似，也有山脉一样的地势和辽阔的平原；存在着火山和一个巨大的峡谷，其深约6千米、宽200多千米、长达1000千米；金星表面有一个巨大的直径达120千米的凹坑，其四周陡峭，深达3千米。
为了在探测金星方面取得更大的成就，美国宇航局决定要利用其在雷达探测技术方面的先进设备，透过金星浓密的云层，详细勘察金星的全貌和地质构造。1989年5月4日，亚特兰蒂斯号航天飞机将麦哲伦号金星探测器带上太空，并于第二天把它送入金星的航程。麦哲伦号金星探测器重量达3365千克，造价达4.13亿美元。后来的事实说明，“麦哲伦”号是迄今最先进最为成功的金星探测器。“麦哲伦”号装有一套先进的电视摄像雷达系统，可透过厚厚的云层测绘出金星表面上小如足球场的物体图像，其清晰度胜过迄今所获金星图像的10倍。它装载的高分辨率综合孔径雷达，其发射、接收天线与着名的“旅行者”号探测器定向天线相似，也是3.65米直径的抛物面形天线，但其性能比前者提高了许多，它在金星赤道附近250千米高空时，分辨率也可达到270米。“麦哲伦”的中心任务是对金星作地质学和地球物理学探测研究，通过先进的雷达探测技术，研究金星是否具有与河床和海洋构造，因前苏联有科学家推测，大约40亿年前金星上有过汪洋大海。
麦哲伦号经过15个月的航行，于1990年8月10日点燃反向制动火箭，使其速度由每小时3.96万千米减至2.79万千米，进入围绕金星的轨道。