美国的“先驱者”10号于1973年12月4日首次在掠过木星，并传回了木星和木卫的照片。它最后在1983年越过海王星轨道后成为飞出太阳系的第一个人造天体。接着“先驱者11号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”也相继飞越木星和木卫。
“先驱者”10号、11号各自携带了一块相同的镀金铝板，上面刻有人类男女的裸像，以及太阳与九大行星位置的示意图，还指明了它来自太阳系的第三颗行星。“旅行者”1号和2号探测器，则各自带有一套“地球之声”的光盘，唱片上有照片、60种语言的问候语、35种各类地球上的声音和音乐。包括了中国长城和中国人家宴的照片，粤语、厦门话和客家话的问候，和中国古曲“流水”。它们作为地球的名片希望有朝一日能被“外星人”收到。
从旅行者号拍摄的木星黑夜半球的图象上可以看到木星上有极光。有趣的是，木卫一上有一座正在喷发的火山，喷发的高度达到30公里，喷发速度是每秒几百米到1公里。“旅行者”飞船还发现了土星有射电辐射，频率在3千赫到1.2兆赫之间。1986年1月，“旅行者2号”飞船又测出天王星的自转轴和磁轴有很大的交角。飞船还拍摄了天王星卫星的照片，随后它又拜访了海王星，并发回了照片。
“伽利略”号的任务是观测木星系统，它观测了木星的大红斑，还向木星云层释放了一个探测器。这个探测器依靠降落伞进入木星大气，在它被巨大的木星大气压力摧毁前向地球传回了许多宝贵的资料。“伽利略”号对木卫二和木卫四的观测的结果还显示这两个木星卫星的表面之下可能有液态水海洋。有液态水存在就意味着可能有生命生存，这无疑是一个令人振奋的消息。
美国于1997年10月15日发射了“卡西尼”号飞船，它是第一艘使用核动力电池的飞船。“卡西尼”号的主要任务是探测土星系统，并将向土星最大、最神秘的卫星——土卫六释放出一个名为“惠更斯”的探测器。土卫六是一个被浓厚的大气包裹着的星球，其环境与早期的地球有些类似，使用一般观测手段无法看清它的表面。“卡西尼”号将于2004年七月抵达土星系。
此外美国宇航局还计划进行更多的行星探测计划，以便更多地了解我们生存的太阳系。其中包括向木卫二发射一个探测器，用以探测木卫二隐藏在冰层下的巨大液态水海洋。如果技术成熟，有可能向木卫二表面释放一个水下探测器，找寻可能存在的地外生命。
新地平线号探测器（New Horizons），是美国国家航空航天局（NASA）于2006年1月19日在佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射升空的冥王星探测器，其主要任务是探测冥王星及其最大的卫星卡戎和探测位于柯伊柏带的小行星群。考察冥王星任务结束后，“新地平线”会继续向离地球更远的宇宙空飞，在2017至2020年抵达一个由彗星和其他宇宙碎片构成的中间环带——柯伊柏带，探测至少两个直径为40至90千米的柯伊伯带天体，这一阶段可能会持续5至10年。新地平线号是人类至今发射过最快速的太空船，已经于北京时间2015年7月14日19时49分飞掠冥王星。
