美国和俄罗斯作为行星探测的先驱，通过发射无人探测器，对太阳系内的太阳和九大行星进行了深入的探测。1959年，苏联发射的“月球1号”首次测量了月球和地球的磁场，研究了宇宙射线等，并在同年成为第一颗人造行星。紧接着，“月球2号”实现了月面硬着陆，成为首个登陆月球的人造物体。美国则在1964年，通过“徘徊者7”号首次在月球硬着陆并拍照。
对金星的探索，苏联的“金星3”号在1966年成功登陆，成为首个到达行星的探测器。美国的“先驱者5”号尝试金星探测，但因电池故障失败。火星方面，苏联的“火星1号”在1962年尝试，但因通讯故障失联，而美国的“水手4”号在1964年成功抵达并拍摄了火星的详察图像。1971年，苏联的“火星3”号完成了软着陆任务，成为人类“使者”。水星方面，只有“水手10”号探测器访问过，它在1974年利用金星引力飞向水星，并揭示了水星的磁场、大气成分和表面温度等信息。
对于太阳系的外行星，美国的“先驱者”号和“旅行者”号在70年代开启了探索之旅，其中“先驱者10”号甚至飞出了太阳系。进入新时期，美国发射了更多先进的探测器，如“麦哲伦”号和“伽利略”号，以及对月球、火星等的多个探测器，预示着行星探测活动的日益活跃和深化。
随着航天科技的进步和对宇宙资源的关注，未来的行星探测将更加深入，手段也将更为先进，宇宙探测将迈向新的发展阶段。
人类长期借助于天文望远镜观测行星圆面的细节，发现了土星环、木星卫星和天王星；运用万有引力定律陆续发现了海王星和冥王星；借助于近代照相术、分光术和光度测量技术对行星表面的物理特性和化学组成有了一定的认识。然而人们在地面隔着大气观测行星，已经不能满足对行星的深入研究。行星和行星际探测器为行星研究打开了新的局面。从20世纪50年代末起，美、苏两国即开始陆续发射行星探测器。