旅行者号探测器的旅行者2号
拜访土星
旅行者2号在1981年8月25日最接近土星。当太空船处于土星后方时（相对地球而言），它以雷达对土星的大气层上部进行探测，并量度了气温及密度等资料。旅行者2号发现高层位置（气压相当于7百帕时）的气温为70 K（?203°C），而在低层位置（气压相当于120百帕）则量度出143K（?130°C）。北极会多冷10K，但仍会出现季节性变化。
略过土星后，船上的拍摄平台有点卡住了，使前往天王星和海王星的任务产生变量。幸好，地面的工作人员最终把问题解决，那是因为过度使用而令润滑油暂时耗尽。最终太空船仍是接到继续前进的指令，前往天王星。
拜访天王星
旅行者2号在1986年1月24日最接近天王星，并旋即发现了10个之前未知的天然卫星。另外太空船亦探测了天王星由其自转轴倾斜97.77°原故而独特的大气层，并观察了他的行星环系统。在这首次的略过之中，最接近天王星时只距离天王星的云层顶部81,500公里（50,600英里）而已。
天王星是太阳系里最三大的行星，它于距离太阳约28亿公里（17亿英里）的距离围绕太阳公转。其公转周期是84年，自转周期则是17小时14分钟。天王星的自转独特在于它实际上是倾倒在其轨道滚动，一般认为这个不寻常的位置是由于在太阳系的形成早期曾与一颗行星大小的星体碰撞过的原故。由于它的奇怪定位，使它的两极会分别接受长达42年的白昼或晚上，所以科学家们都不知道会在天王星上发现到些什么。
旅行者2号发现了其中一样因天王星的倾斜位置而对其倾斜了60度的磁场的影响，就是其磁尾因天王星的转动而被扭曲成为了一个螺旋形，出现在天王星的后方。不过其实在旅行星到访之前，人们对天王星拥有磁场并不知情。
天王星的辐射带被发现如土星的一样密集。辐射带里辐射的密集程度，会令光线把任何困在卫星或环里冰面上的甲烷迅速地（在100,000年以内）变暗。这样解释了为什么为什么天王星的卫星及环大部份都以灰色为主。
在日光直射的一极检测到一些高层次的雾，发现这些雾帮助散播大量的紫外光，这个现象称之为“日辉”。其平均温度是60K（-350°F）。令人惊讶的是，即使是被照射的一极和黑暗的一极，在整颗行星上的云顶气温几乎一致。
在五颗最大的天然卫星中运行轨迹最靠近天王星的天卫五，展示出它是太阳系中最奇怪的星体之一。当旅行者2号飞过时，从拍摄回来的详细照片中看到其表面上有一些深达20公里（12英里）的峡谷、隆起的断层和新旧年龄混合的地表。有理论指天卫五可能是把早期一些猛烈撞击后破裂的物质重新组合而成。
太空船同时亦观测了九个已知的环，显示出天王星的环与木星和土星的环截然不同。整个星环系统相对地较新，并非与天王星形成时一起形成。星环里的组成粒子有可能是一颗因高速撞击或被潮汐力撕碎的卫星碎片而形成。
拜访海王星
旅行者2号在1989年8月25日最接近天王星。由于这是旅行者2号最后一颗能够造访的行星，所以决定将它的航道调校至靠近一点海卫一，不再理会飞行轨迹，就像旅行者1号完成造访土星后不理飞行轨迹靠近一点土卫六进行研究一样。
太空船发现了海王星的大暗斑，后来在哈勃空间望远镜于1994年再次观测时却消失了。最初被认为是一片大的云，但后来却被认为是云层上一个空洞。
掠过冥王星
旅行者2号造访海王星后，冥王星是当时唯一一个仍然未被任何从地球飞来的太空船造访过的行星。但后来在国际天文学会重新定义行星后，冥王星被降级为一颗矮行星。
因此，旅行者2号在1989年的掠过，使太阳系中所有行星都至少被人造太空船探访过一次。
离开太阳系
在2006年9月5日，旅行者2号正处于距离太阳80.5个由于旅行者2号的探访行星任务已经完结，旅行者1号被美国国家航空航天局形容为进行星际探索任务，用以查找在太阳圈外的太阳系究竟是怎样的。一般相信旅行者1号已经2004年12月飞越了终端震波区域，现时正身处在日鞘之中。与1号不同的是，一般认为2号现时仍然未飞越终端震波。
每一艘旅行者太空船均携带著一片旅行者金唱片，以备当太空船被外太空智慧生物捕获时可与他们沟通。唱片中载有地球上的映像及各种生物、一些科学资料和一首串烧曲“地球之声”。曲中收录了诸如鲸鱼、婴儿哭声、海浪拍打声及不同种类的音乐。天文单位（太约相等于12太米）左右，深入于黄道离散天体之中，并正以每年3.3天文单位的速度前进。在这个距离是太阳与冥王星之间的距离两倍，并比塞德娜的近日点较远，但仍未超越厄里斯的轨道最远处。旅行者2号将会继续传送讯号直至2020年代为止。 天王星是太阳系的第7颗行星，距太阳的平均距离有29亿米。1986年1月24日旅行者2号在距天王星 8万千米的地方掠过，对它作了46天的考察，第1次精确地测得天王星的公转和自转周期，天王星绕太阳公转1周大约相当于84个地球年，自转周期是16.82小时。这次探测超过了自天王星发现以来205年积累的成果。
从旅行者2号探测器发回的照片上，科学家发现天王星大气中氦的含量约为10%-15%，其余为氢，还有少量其他气体。大气中有风暴云，南极上空有棕色雾霭，南极高层大气受太阳照射的温度为1800℃，而处在黑夜中的北极高层大气温度更高，达2400℃，这与地球上的温度变化正好相反。天王星有扭曲的磁场，有辐射强度与地球相当的辐射带，新发现了10颗直径约数十千米大小的小卫星，使天王星卫星总数增至15颗；天王星至少有20条光环，而在地面上只能看见9条，这些光环很暗，主要由冰和石块组成。
旅行者2号还发现，天王星的表面被汪洋大海所覆盖，其深度达8000千米，温度高达几千摄氏度。由于其海洋上面包围着厚达几千千米的大气层，所以超高温的海水未能沸腾。在天王星的云层中，还发现有向外喷射的气流，大气层中有猛烈的风暴，风速达1600千米/小时。在它的天空中有奇异的“电辉光”，这可能和氢的存在有关。在天王星的卫星中发现，天卫一是天王星中最亮的1颗卫星，上面有1条巨大的峡谷；天卫二则是天王星中最暗的1颗卫星，上面有两块白斑；天卫三上有白色的覆盖物，可能是冰，其地貌以断层和裂谷为特征；天卫四上有一片星罗棋布的陨石坑和一座高6400米的高峰；天卫五上有一座24千米高的山峰和一个16千米深的峡谷。旅行者2号揭示了天王星的两个谜：1是它的体积是地球的64倍，但质量仅为地球的11.6倍，这是因为天王星的构成与地球不同，后者以铁石为主，故密度比前者大得多；2是天王星的磁场强度很弱，只有地球磁场强度的1/10，而且它的磁场方向不是朝着星体旋转的轴线，其磁轴偏离它的自转轴55°，这种扭曲的无规则的磁场可能是由它巨大的海洋和岩芯缓慢搅动所引起的。科学家据探测结果认为，天王星是由数百万个彗星相结合形成的，这些彗星本是巨大的冰块，但在形成行星过程中受到高压和冲击作用产生高温，使冰球变成了水球。
1989年8月25日，旅行者2号探测器飞越海王星，这是人类首次用空间探测器探测海王星。它在距海王星4827千米的最近点与海王星相会，从而使人类第一次看清了远在距地球45亿千米之外的海王星面貌。它发现了海王星的6颗新卫星，使其卫星总数增至8颗；首次发现海王星有5条光环，其中3条暗淡、2条明亮。从旅行者2号拍摄的6000多幅海王星照片中发现，海王星南极周围有两条宽约4345千米的巨大黑色风云带和一块面积有如地球那么大的风暴区，它们形成了像木星大红斑那样的大黑斑。这块大黑斑沿中心轴向逆时针方向旋转，每转360°需10天。海王星也有磁场和辐射带，大部分地区有像地球南北极那样的极光。海王星的大气层动荡不定，大气中含有由冰冻甲烷构成的白云和大面积气旋，跟随在气旋后面的是时速为640千米的飓风。海王星上空有一层因阳光照射大气层中的甲烷而形成的烟雾。
旅行者2号还飞向海卫一进行了考察，发现海卫一确是太阳系中惟一一颗沿行星自转方向逆行的大卫星，也是太阳系中最冷的天体。它比原来想像的更亮、更冷和更小，表面温度为-240℃，部分地区被水冰和雪覆盖，时常下雪。上面有3座冰火山，曾喷出过冰冻的甲烷或氮冰微粒。喷射高度有时达32千米。海卫一上可能存在液氮海洋和冰湖，到处都有断层、高山、峡谷和冰川，这表明海卫一上可能发生过类似地震的现象。海卫一上有一层由氮气组成的稀薄大气层，它的极冠被冻结的氮形成一个耀眼的白色世界。
在太阳系的九大行星中，冥王星是20世纪中人类惟一没有就近探测过的一颗行星。1994年哈勃空间望远镜曾拍摄到冥王星的照片，照片清晰地显示了冥王星的表面有12个明暗不同的区域，亮区是因严寒冻结而成的固态氮，暗区系甲烷凝霜所致。它具有类似地球的覆盖着坚冰的两极，确是1个浑圆的球体。自1930年发现冥王星以来，对它的身世和详细情况一直不很清楚，因此在未来空间探测中它将成为人们关注的1个目标。
美国宇航局已计划在冥王星处于在近日点的2010年3月左右，研制发射一个名叫快车号的冥王星探测器。这个探测器是1个宽0.5米的六边形柱体，装有1架探测冥王星地质地形的可见光照相机、1台用于记录高层大气特征的紫外分光仪和1个测量低空大气特征的振荡器等仪器冥王星探测器的能源由1台放射性同位素发电机提供，总功率65瓦。由于冥王星的自转速度太慢，所以需同时用2个探测器才能对它的全貌进行有效的探测。
但只有到这项计划实施之日，人们才能揭开这最后1颗被探测的行星的真实面貌。 据国外媒体报道，上周，在美国地球物理联合会（AGU）的一次新闻发布会上，有科学家宣称，美国宇航局的“旅行者1号”飞船进入了星际空间，但美国宇航级负责旅行者号飞船的飞船小组却提出了不同的看法。
“旅行者1号”测量到银河系宇宙射线显著增长，预示着飞出太阳系时刻的来临。这被视为“旅行者1号”已经穿越太阳风层顶（heliopause）的信号，在这里由太阳风发出的带电粒子形成了等离子气泡。
当AGU宣布了这个结果之后，美国宇航局负责“旅行者”飞船的“喷气推进实验室”贴出了一则声明：“‘旅行者’飞船小组坚持认为该飞船还没有抵达星际空间。我们有不同的标准，当星际介质和太阳之间的磁场方向发生变化的时候，才能认为飞出了太阳系。”他们表示还没有探测到这种变化，虽然“旅行者1号”以每小时38000英里的速度向着星海航行，但还没有飞出太阳系。当天，AGU就改变消息的标题为“突然的宇宙射线的变化暗示，‘旅行者’1号已经进入了一个新的区域”。
在大约一年前，就有报道称“旅行者1号”飞船已经穿越了所谓的“边界激波”区域，太阳风粒子在那里突然停止，暗示飞船进入了叫做“太阳风鞘”的区域。直到去年8月，“旅行者”小组才报道称，该飞船进入了一个未知的“磁场高速路”，在那里“太阳风层”内外的磁场连接了起来。
2013年6月15日美国航天局日前发布消息说，该局1977年发射的“旅行者1号”探测器发回的数据显示，它已抵达太阳系边缘，这个探测器有望成为首个脱离太阳系的人造物体。
“旅行者1号”1977年升空，其最初目标是观测木星、土星、天王星和冥王星，1989年完成任务后，美国航天局指令其向银河系中心方向进发。目前，这个探测器的运行速度约为每秒17公里，距地球约180亿公里。