Изучать планеты-гиганты с помощью космической техники начали на десятелетие позже, чем планеты земной группы. 3 марта 1972 года с Земли стартовал "Pioneer 10" - американский космический аппарат (масса станции 258 кг). Через 6 месяцев полета аппарат успешно миновал пояс астероидов и еще через 15 месяцев достиг окрестностей Юпитера. Аппарат снабженный большим количеством специальной аппаратуры, стал первым космическим ораблем, в декабре 1973 года пересекшим пояс астероидов и достигшим окрестностей Юпитера (3 декабря 1973). Хотя цель миссии был не Юпитер. "Pioneer 10" совершил пролет около планеты на расстоянии 130 300 км. С помощью оригинального фотополяриметра получено 340 снимков облачного покрова Юпитера и поверхностей четырех самых крупных спутников: Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто. Помимо Большого Красного Пятна, размеры которого превышают диаметр нашей планеты, обнаружено белое пятно поперечником более 10 тыс км. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облчного покрова составляет 133 K (-140 C). Было обнаружено также, что Юпитер излучает в 1,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца; уточнена масса планеты и спутника Ио. Исследования показали, что Юпитер обладает мощным магнитным полем; также была зарегистрирована зона с интенсивной радиацией ( в 10 тыс раз больше, чем в околоземных радиационных поясах) на расстоянии 177 тыс. километров от планеты. Притяжение Юпитера сильно изменило траекторию полета аппарата. "Pioneer 10" стал двигаться по касательной к орбите Юпитера, удаляясь от Земли почти по прямой. Интересно, что шлейф магнитосферы Юпитера был обнаружен за пределами орбиты Сатурна. В 1987 г. "Pioneer 10" вышел за пределы Солнечной системы.

Трасса "Pioneer 11", пролетевшего на расстоянии 43 тыс. километров от Юпитера в декабре 1974 г., была расчитана иначе. Он прошел между поясами и самой планетой, не получив опасной дозы радиации. На этом аппарате были установлены те же приборы, что и на предыдущем. Анализ цветных изображений облачного слоя, полученных фотополяриметром, позволил выявить особенности и структуру облаков. Их высота оказалась различной в полосах и расположенных между ними зонах. Согласно исследованиям "Pioneer 11", светлые зоны и Большое Красное Пятно характеризуются восходящими течениями в атмосфере. Облака в них расположены выше, чем в соседних областях полос, и здесь холоднее. Притяжение Юпитера развернуло "Pioneer 11" почти на 180°. После нескольких коррекций траектории полета он пересек орбиту Сатурна недалеко от самой планеты. "Pioneer 11" передал изображения высокого разрешения, выполнил измерения магнитного поля Юпитера и его взаимодействий с солнечным ветром и солнечной магнитосферой и представил данные об атмосфере планеты и поверхностях некоторых ее лун. "Pioneer 11" совершил пролет около планеты.

Масса станции 721,9 кг. Цель миссии - исследование внешних планет Солнечной системы, газовых гигантов. Уникальное взаимное расположение Земли и планет-гигантов с 1976 по 1978 г. было использовано для последовательного изучения этих планет. Под влиянием полей тяготения космические аппараты (Voyadger 1 - 2) смогли переходить с трассы полета от Юпитера к Сатурну, затем к Урану и Нептуну. Без использования гравитационных полей промежуточных планет полет к Урану занял бы 16 лет вместо 9, а к Нептуну - 20 лет вместо 12. В 1977 году в длительное путешествие отправились аппараты "Voyager 1" и "Voyager 2" причем V2 был запущен раньше 20 августа по "медленной" траектории, а V1 по "быстрой".
"Voyager 1" совершил пролет около Юпитера в марте 1979 г., а "Voyager 2" прошел мимо гиганта на четыре месяца позже. Они передали на Землю снимки облачного покрова Юпитера и поверхностей ближайших спутников с удивительными подробностями. Атмосферные массы красного, оранжевого, желтого, коричневого и синего цветов постоянно перемещались. Полосы вихревых потоков захватывали друг друга, то сужаясь, то расширяясь. Скорость перемещения облаков оказалась равной 120 м/с. Большое Красное Пятно вращалось против часовой стрелки и делало полный оборот за 6 суток. "Voyager 1" (Вояджер) впервые показал, что у Юпитера имеется система бледных колец, расположенных на расстоянии 57 тыс. километров от облачного покрова планеты, а на спутнике Ио действуют восемь вулканов. "Voyager 2" сообщил спустя несколько месяцев, что шесть из них продолжают активно действовать. Фотографии других галилеевых спутников - Европы, Ганимеда и Каллисто - показали, что их поверхности резко отличаются друг от друга.

Американский космический аппарат "Галилео" (масса 2380 кг), доставленный на околоземную орбиту в грузовом отсеке корабля многоразового использования "Атлантис", представлял собой аппарат нового поколения для исследования химического состава и физических характеристик Юпитера, а также для более детального фотографирования его спутников. Аппарат состоял из орбитального модуля для длительных наблюдений и специального зонда, предназначенного для проникновения в атмосферу планеты. Траектория "Галилео" была довольно сложной. Сначала аппарат направился к Венере, мимо которой прошел в феврале 1990 г. Затем по новой траектории в декабре он вернулся к Земле. Были переданы многочисленные фотографии Венеры, Земли и Луны. В октябре 1991 г., проходя через пояс астероидов, аппарат сфотографировал малую планету Гаспра. Вернувшись к Земле второй раз в декабре 1992 года и получив новое ускорение, он устремился к основной цели своего путешествия - Юпитеру. Оказавшись в августе 1993 года снова в поясе астероидов, он сфотографировал еще одну малую планету, Иду. Спустя два года "Галилео" достиг окрестностей Юпитера. "Галилео" проработал 8 лет. И был сведен с орбиты 21.09.2003.

Цель миссии "Ulysses" не Юпитер, а Солнце (Полярная область Солнца). Исследования Солнца, солнечного ветра, межпланетных магнитных полей, космического излучения, нейтрального межзвездного газа и др. Вторичные цели миссии включали межпланетные и планетарные исследования на начальном этапе "Земля - Юпитер". Космический аппарат пролетел около Юпитера в феврале 1992 года. Пролет был необходим для вывода аппарата на гелиоцентрическую орбиту.

Основной целью миссии является Сатурн и Титан.

Основной целью миссии является Плутон и его спутник Харон. Но для разгона аппарат совершил близкий пролет Юпитера 28 февраля 2007. Во время пролета Юпитера были получены ценные данные и много фотоснимков. Также были проверены все системы космического аппрата. Фотографии пролета "Новых Горизонтов" смотрите в разделе Юпитер

5 августа 2011 г. в 12:25:00.146 EDT (16:25:00 UTC) со стартового комплекса SLC-41 Станции ВВС США «Мыс Канаверал» стартовые команды компании United Launch Alliance при поддержке боевых расчетов 45-го космического крыла по заказу NASA произвели запуск PH Atlas V (модель 551, номер AV-029). На межпланетную траекторию была выведена АМС Juno («Юнона»), задача которой - изучение Юпитера с полярной орбиты искусственного спутника планеты.

Довольно точно рассчитывает расстояние от Солнца до Юпитера в 5,217 а.е.

7 и 14 января открыл четыре самых больших спутника планеты: Ио, Европу, Ганимед, и Каллисто, известные также как Галилеевы спутники. Сам дал название "Медичейские звезды", а нынешнее название было дано С. Марий в 1614 г.

Делает первые зарисовки неправильных образований на поверхности планеты.

Впервые описывает и зарисовывает Большое Красное пятно.

По наблюдению затмений спутников впервые определяет значение скорости света.

Впервые указывает, что Юпитер влияет на движение комет.

Открывает пятый спутник планеты - Амальтея.

Открыл первый представитель астероидов, движущихся по орбите Юпитера Ахиллес (№588).

В атмосфере планеты обнаружены метан и аммиак.

Открывается на λ=13м радиотелескопом  Отдела земного магнетизма института Карнеги (Вашингтон), что Юпитер - источник устойчивого высокочастотного радиошума, указывающего на электрическую деятельность гиганта. Юпитер изучается во всех длинах волн. Мощность радиоизлучения Юпитера уступает лишь радиоизлучению Солнца. 

Открыта система колец у планеты. Кольца небольшие и находятся достаточно близко к самой планете.

Первая радиолокация планеты.

Выдвинута идея, что планеты-гиганты начинались как звезды (подтверждена для Юпитера в 1995г КА "Галилео").

16-22 июля осколки распавшейся кометы «Шумейкеров-Леви-9»  столкнулась с Юпитером и  кадры переданы на Землю АМС «Галилео». Столкновение 25 осколков размером в несколько километров произошло при скорости 60км/с и на планете возникли гигантские вихри в диаметре до 5000км с выбросом газа на высоту до 1000 км и остались «раны» глубиной 150-200км. Удар был равносилен по мощности взрыву 20 млн.мегатонн тринитротолуола.