为一种发射到遥远太空之研究太空船，在完成研究后也许因为任务需求必须返回地球，或者是撞击远距离之天体，或者是逃离太阳系飞向更遥远之太空。其中数目占最多的为月球探测器。1959年9月12日苏联的第一枚太空探测器月球2号(Luna 2)首次击中月球，同年10月4日发射的月球3号在离月球6880km处拍摄了月球背面的照片。1964～968年美国发射了3组月球探测器，搜集到大批资料，为阿波罗号载人登月开辟道路；同时另有5枚勘测者号探测器在月球表面软着陆，发回约8万帧近距离的月面地形照片，以及月面性质等资料。1969年7月20日美国太空人首次登月成功，苏联直到1974年还在发射不载人的月球探测器。美国的先驱者号(Pioneer)为深空探测器系列，主要用于行星际探测。除先驱者1号于1958年10月11日发射后作绕月飞行外，其余的都用于探测行星体或测量各种行星粒子和磁场效应。例如先驱者6号(1965)被射进绕太阳轨道，10号于1973年12月第一次掠过木星，11号于1974年12月经过木星，1979年9月掠过土星，先驱者金星1号和2号于1978年12月开始绕金星飞行。此外，旅行者号(Voyager)亦为美国的不载人行星际探测器，共两枚，用于观测木星和土星。旅行者1号1977年9月5日发射，1979年3月掠过木星，1980年11月飞近土星，然后飞离太阳系。旅行者2号1977年8月20日发射，1979年7月掠过木星，1981年8同飞越土星，1986年与海王星相遇。