Uzay araştırmalarında Galileo, robotik ABD uzay aracı, gezegenin, manyetik alanının ve uydularının geniş yörünge çalışması için Jüpiter'e fırlattı. Galileo, Pioneers 10 ve 11 (1973-74) ve Voyagers 1 ve 2'nin (1979) çok daha kısa uçuş ziyaretlerini takip etti.
Galileo, uzay mekiği Atlantis tarafından 18 Ekim 1989'da Dünya yörüngesine yerleştirildi. Daha sonra, Jüpiter'e doğru dolambaçlı bir yörüngeye dönüştürüldü, bu sırada Venüs (10 Şubat 1990) ve Dünya'nın (8 Aralık 1990 ve 8 Aralık 1992) flybys'leri sırasında bir dizi yerçekimi yardımcısı veya sapan prosedüründen faydalandı.. Gezegenler arası seyir boyunca ve daha sonra Jüpiter'in manyetosferi içinde güneş rüzgârının parçacıklarını ve alanlarını izlemek için sensörlere ek olarak, Galileo dört optik alet taşıyan bir tarama platformu ile donatılmıştır. Yüksek çözünürlüklü bir kamera, kızılötesine yakın bir eşleme spektrometresi (Jüpiter'in uydularının ve gezegenin atmosferinin bileşiminin termal, kimyasal ve yapısal doğasını incelemek için), bir ultraviyole spektrometre (gazları ve aerosolleri ölçmek ve karmaşık molekülleri tespit etmek için) tamamlandı.) ve entegre bir fotopolarimetre ve radyometre (atmosferik bileşimi ve termal enerji dağılımını incelemek için).
Asteroit kuşağına iki geçiş sırasında Galileo, asteroitler Gaspra (29 Ekim 1991) ve Ida'yı (28 Ağustos 1993) geçerek bu tür cisimlerin ilk yakından görüntüsünü sağladı; Bu süreçte Ida'nın etrafında dönen küçük bir uydu (Dactyl) keşfetti. Galileo ayrıca, Temmuz 1994'te gezegende kapandığı sırada Shoemaker-Levy 9 Kuyruklu Yıldızı'nın Jüpiter ile çarpışması için eşsiz bir bakış açısı sağladı.
13 Temmuz 1995'te Galileo, Jüpiter ile bir çarpışma rotasında 339 kg (747 pound) atmosferik bir prob yayınladı. Yaklaşık beş ay sonra (7 Aralık) sonda, ekvatorun biraz kuzeyindeki Jovian bulut tepelerine nüfuz etti. Atmosferin yavaş yavaş 165 km'lik (yaklaşık 100 mil) atmosfer boyunca paraşütle indiği için, cihazları ortam sıcaklığı, basınç, yoğunluk, net enerji akışları, elektrik deşarjları, bulut yapısı ve kimyasal bileşim hakkında rapor verdi. Neredeyse 58 dakika sonra, görevine ulaştıktan sonra, probun vericisi yükselen sıcaklık nedeniyle başarısız oldu. Birkaç saat sonra, altı yıllık ve 3,7 milyar km'lik (2,3 milyar mil) bir yolculuğu tamamlayan ana Galileo gemisi, Jüpiter'in etrafında yörüngeye girdi.
Sonraki beş yıl boyunca Galileo, Jupiter'in en büyük dört uydusuyla, Io, Europa, Ganymede ve Callisto'ya olan uzaklık sırasına göre yakın görüşmeler yapan bir dizi yörüngeye uçtu. Başlangıçta planlanmış olan cömert görüntüleme kapsamının iletilmesini hayal kırıklığına uğratan görevdeki yüksek kazançlı ana anteninin kirlenmesine rağmen, Galileo, Jüpiter'in bulut katmanlarının seçilmiş özelliklerinin yakın çekim portrelerini ve dramatik görüntülerini ortaya çıkardı, auroralar ve fırtına sistemleri, uzun ömürlü Büyük Kırmızı Nokta dahil. Belirli bir vurgu, Europa'nın parçalanmış buzlu yüzeyinin ayrıntılı görünümleriydi ve bu da sıvı suların olası bir yeraltı okyanusunun kanıtını gösterdi. Galileo'nun iki yıllık birincil görevinin tamamlanmasının ardından yörüngesi, Io'nun çok yakın bir geçişini yapmak ve aktif yanardağlarını görülmemiş ayrıntılarla incelemek için gezegenin yakınındaki yoğun, potansiyel olarak zararlı radyasyona gönderecek şekilde ayarlandı. Jupiter'in manyetik ortamı ile Cassini uzay aracıyla (15 Ekim 1997'de başlatıldı) koordineli çalışmalar yaptıktan sonra, bu tekne Aralık 2000'de Satürn'e giderken Jovian sisteminden uçtu, Galileo'nun etkinliği azaltıldı. 2003 yılının Eylül ayında, bir Jovian ayının olası kirlenmesini önlemek için Jüpiter'in atmosferine daldı.
