太阳系有8颗行星，探测火星的国家比较多，而对水星、金星和小行星带以外的4颗行星（木星、土星、天王星、海王星）发射探测器进行探索的仅有美国、欧航局及苏联等少数国家的航天机构。
其中美国向外太阳系发射的探测器数量最多，最具代表性的探测器有以下八艘。
1972年，NASA发射了先驱者10号探测器，它是人类第一个越过小行星带的飞行器，第一个近距离观测木星的探测器。1983年6月13日，先驱者10号越过了海王星轨道，成为了第1个越过最外侧行星轨道的探测器。
1973年，NASA又发射了先驱者11号，其不仅拜访了木星，还利用了木星的引力弹弓效应改变轨道，成为了第一个造访土星的探测器，然后顺势进入了逃离太阳系的漫长旅行，朝银河系中心进发。
1977年8月20日，NASA的旅行者2号发射升空，该探测器先后造访了木星和土星，在1981年借由土星的引力进行加速，并于1986年造访天王星，于1989年造访海王星，然后飞向星际空间。2018年12月10日，旅行者2号探测器成为了第二个进入星际空间的探测器。
1977年9月5日，NASA的旅行者1号发射升空，该探测器在1979年3月造访了木星系统，1980年11月造访了土星系统，然后结束了其主要任务飞往太阳系外。它是第一个提供了木星、土星及其卫星海量详细照片的探测器，并且是目前人类发射的飞得最远的探测器。2012年8月25日，旅行者1号成为了第一个穿越日球层顶并进入星际空间的探测器。2020年的时候，该探测器的部分仪器仍然能够勉强维持工作，并向地球发回无线电信号。
1989年，美国宇航局与欧航局合作，从“亚特兰蒂斯”号航天飞机上发射了专门对木星进行探索的伽利略号，该探测器在1995年抵达木星轨道，并向木星大气释放了一个大气探测器，该子探测器仅在木星大气中坚持了一个小时就被压扁了，此后伽利略号对木星及其卫星进行了持续而深入的观测。2003年9月21日，伽利略号
1997年，美国宇航局又与欧航局等航天机构合作，发射了卡西尼号土星探测器，该探测器先后借力于金星、地球和木星，于2004年抵达土星轨道，对土星、土星环和土星的卫星进行了深入探索。科学家对该探测器的轨道控制之精准，令人瞠目结舌。其携带的子探测器惠更斯号于2005年在土卫六完成了软着陆的壮举，惠更斯号是人类第一个登陆土卫六的探测器。2017年，卡西尼号燃料将耗尽，受控坠毁于土星大气。在任务期间，卡西尼号还给地球和土星拍了一个合影。
2006年，美国宇航局发射了新地平线号探测器（又叫作新视野号探测器），主要用于探测冥王星及其卫星，以及探测位于柯伊柏带的小行星群。该探测器是人类发射的有史以来初始速度最快的探测器，在离开地球时的速度高达16千米每秒。在短暂造访木星过程中，飞掠木星时速度达到了21公里每秒。该探测器目前仍在正常工作。
2011年，美国宇航局发射了朱诺号，再次对木星系进行深度探索，2016年该探测器成功进入木星轨道，目前仍在环绕木星进行探索。
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