กาลิเลโอในการสำรวจอวกาศยานอวกาศหุ่นยนต์ของสหรัฐได้เปิดตัวไปยังดาวพฤหัสบดีเพื่อศึกษาวงโคจรเพิ่มเติมของดาวเคราะห์สนามแม่เหล็กและดวงจันทร์ของมัน กาลิเลโอเป็นผู้ติดตามการเยี่ยมเยียนของผู้บุกเบิก 10 และ 11 (1973–74) และนักเดินทาง 1 และ 2 (1979)
แบบทดสอบดาราศาสตร์และอวกาศซึ่งเป็นชื่อของแหล่งวิทยุที่อยู่ห่างไกลจากโลกมาก? กาลิเลโอถูกนำเข้าสู่วงโคจรโลกเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม 1989 โดยกระสวยอวกาศแอตแลนติส. จากนั้นได้รับการส่งเสริมให้เป็นวิถีวงเวียนไปยังดาวพฤหัสบดีซึ่งได้รับประโยชน์จากชุดเครื่องช่วยแรงโน้มถ่วงหรือหนังสติ๊กขั้นตอนระหว่างการบินของดาวศุกร์ (10 กุมภาพันธ์ 2533) และโลก (8 ธันวาคม 2533 และ 8 ธันวาคม 2535) . นอกเหนือจากเซ็นเซอร์เพื่อตรวจสอบอนุภาคและสนามของลมสุริยะตลอดการล่องเรือระหว่างดาวเคราะห์และภายในแมกนีโตสเฟียร์ของดาวพฤหัสบดีกาลิเลโอยังติดตั้งแพลตฟอร์มสแกนที่มีเครื่องมือออปติคัลสี่ชิ้น กล้องความละเอียดสูงได้รับการเสริมด้วยสเปกโตรมิเตอร์การทำแผนที่ใกล้อินฟราเรด (สำหรับการศึกษาลักษณะทางความร้อนเคมีและโครงสร้างของดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีและองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์) สเปกโตรมิเตอร์อัลตราไวโอเลต (สำหรับการวัดก๊าซและละอองลอยและตรวจจับโมเลกุลที่ซับซ้อน ),และเครื่องวัดแสงและเรดิโอมิเตอร์ในตัว (สำหรับศึกษาองค์ประกอบของบรรยากาศและการกระจายพลังงานความร้อน)
ในช่วงสองรอบที่ผ่านเข้าไปในแถบดาวเคราะห์น้อยกาลิเลโอบินผ่านดาวเคราะห์น้อยกาสปรา (29 ตุลาคม 2534) และไอด้า (28 สิงหาคม 2536) ด้วยเหตุนี้จึงสามารถมองเห็นวัตถุดังกล่าวในระยะใกล้เป็นครั้งแรก ในกระบวนการดังกล่าวได้ค้นพบดาวเทียมขนาดเล็ก (Dactyl) ที่โคจรรอบ Ida กาลิเลโอยังสร้างมุมมองที่ไม่เหมือนใครของการชนกันของดาวหางชูเมกเกอร์ - เลวี่ 9 กับดาวพฤหัสบดีเมื่อมันปิดโลกในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2537
เมื่อวันที่ 13 กรกฎาคม พ.ศ. 2538 กาลิเลโอได้ปล่อยยานสำรวจชั้นบรรยากาศขนาด 339 กิโลกรัม (747 ปอนด์) ในเส้นทางการชนกับดาวพฤหัสบดี เกือบห้าเดือนต่อมา (7 ธันวาคม) ยานสำรวจได้ทะลุยอดเมฆ Jovian ไปทางเหนือของเส้นศูนย์สูตรเล็กน้อย ขณะที่มันลอยลงมาอย่างช้าๆด้วยร่มชูชีพผ่านบรรยากาศ 165 กม. (ประมาณ 100 ไมล์) เครื่องมือของมันจะรายงานเกี่ยวกับอุณหภูมิโดยรอบความดันความหนาแน่นการไหลของพลังงานสุทธิการปล่อยกระแสไฟฟ้าโครงสร้างเมฆและองค์ประกอบทางเคมี หลังจากผ่านไปเกือบ 58 นาทีเมื่อบรรลุภารกิจเครื่องส่งสัญญาณของยานสำรวจล้มเหลวเนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น ไม่กี่ชั่วโมงต่อมาการเดินทางครบหกปีและ 3.7 พันล้านกม. (2.3 พันล้านไมล์) ยานกาลิเลโอหลักก็เข้าสู่วงโคจรรอบดาวพฤหัสบดี
ในช่วงห้าปีต่อมากาลิเลโอได้บินวงโคจรจำนวนหนึ่งซึ่งก่อให้เกิดการเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดกับดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดสี่ดวงของดาวพฤหัสบดีโดยเรียงตามระยะห่างจากดาวเคราะห์ไอโอยูโรปาแกนีมีดและคัลลิสโต แม้จะมีการเปรอะเปื้อนของเสาอากาศหลักที่มีอัตราขยายสูงในช่วงต้นภารกิจซึ่งทำให้การส่งผ่านภาพที่ครอบคลุมอย่างฟุ่มเฟือยซึ่งได้รับการวางแผนไว้ แต่แรกกาลิเลโอกลับเผยให้เห็นภาพบุคคลระยะใกล้ของคุณสมบัติที่เลือกบนดวงจันทร์และภาพที่น่าทึ่งของชั้นเมฆของดาวพฤหัสบดี auroras และระบบพายุรวมถึง Great Red Spot ที่มีอายุยาวนาน จุดเด่นอย่างยิ่งคือการมองเห็นรายละเอียดของพื้นผิวน้ำแข็งที่แตกเป็นเสี่ยง ๆ ของยูโรปาซึ่งแสดงให้เห็นหลักฐานของมหาสมุทรใต้ผิวน้ำที่เป็นของเหลว หลังจากเสร็จสิ้นภารกิจหลักสองปีของกาลิเลโอวงโคจรของมันก็ถูกปรับให้ส่งเข้าสู่ขั้นเข้มข้นอาจสร้างความเสียหายกับรังสีที่อยู่ใกล้โลกเพื่อให้ไอโอผ่านเข้ามาใกล้มากและกลั่นกรองภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ในรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน หลังจากทำการศึกษาสภาพแวดล้อมแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีร่วมกับยานอวกาศแคสสินี (เปิดตัวเมื่อวันที่ 15 ตุลาคม พ.ศ. 2540) ขณะที่ยานลำนั้นบินผ่านระบบ Jovian ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2543 ระหว่างทางไปยังดาวเสาร์กิจกรรมของกาลิเลโอก็ลดลง ในเดือนกันยายน 2546 มันถูกส่งลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีเพื่อทำลายตัวเองเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของดวงจันทร์ Jovianกิจกรรมของกาลิเลโอถูกลดทอนลง ในเดือนกันยายน 2546 มันถูกส่งลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีเพื่อทำลายตัวเองเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของดวงจันทร์ Jovianกิจกรรมของกาลิเลโอถูกลดทอนลง ในเดือนกันยายน 2546 มันถูกส่งลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีเพื่อทำลายตัวเองเพื่อป้องกันการปนเปื้อนของดวงจันทร์ Jovian
