Además de la Luna, las naves espaciales han llegado a Marte y Venus, han alcanzado las proximidades de todos los planetas solares, excepto Plutón, y han llevado a cabo estudios sobre los cometas.
Marte
La URSS lanzó al espacio las sondas Mars 2 y Mars 3 en mayo de 1971, destruyéndose ambas por el impacto al caer en Marte, aunque antes consiguieron transmitir algunos datos. En agosto de 1973, la URSS envió los Mars 4, 5, 6 y 7 pero diversos fallos técnicos hicieron fracasar todas las misiones. En 1988 la URSS lanzó las sondas Phobos 1 y 2, que tenían previsto llegar a Fobos, la luna de Marte. La primera se perdió por un fallo humano y la segunda perdió el contacto por radio. La sonda rusa Mars 96, con instrumental científico ruso, europeo y estadounidense, se precipitó al océano Pacífico unas horas después de su lanzamiento en noviembre de 1966.
Dentro del programa de Estados Unidos, fue lanzado el Mariner 9 en mayo de 1971; entró en la órbita de Marte y permaneció en ella desde noviembre de 1971 hasta octubre de 1972, transmitiendo fotografías hasta casi completar el mapa de toda la superficie del planeta. En agosto y septiembre de 1975, los Viking 1 y 2 emprendieron un viaje de once meses de duración. Ambos contaban con sistemas de aterrizaje y estaban equipados con laboratorios químicos y sistemas de detección de vida, dos cámaras de televisión en color, instrumentos de medición atmosférica y sismológica, además de un brazo mecánico accionado desde la Tierra de tres metros de largo. Ambos ingenios estuvieron en funcionamiento durante varios años. En 1992 se lanzó el Mars Observer, que desapareció para los radares antes de entrar en órbita alrededor de Marte. La NASA inició una nueva serie de expediciones al planeta vecino con el lanzamiento de las naves no tripuladas Mars Global Surveyor, en noviembre de 1996, y Mars Pathfinder, en diciembre de ese mismo año. Esta última llegó a la superficie de Marte en Julio de 1997.
Venus
El programa de la URSS para penetrar en la densa atmósfera de Venus, cubierta de nubes, tuvo un gran éxito. El Venera 7 fue lanzado en agosto de 1970, sobreviviendo lo justo para enviar, durante 23 minutos, datos sobre la temperatura. El Venera 8, lanzado en 1972, envió a la Tierra datos sobre la superficie del planeta y análisis de su suelo. En octubre de 1975, el Venera 9 y el Venera 10 se posaron en la superficie, durando una hora y obtuvieron las primeras fotografías de la superficie venusiana. En 1978, el Venera 11 y el Venera 12 soltaron dos sondas que llegaron a Venus el 25 y 21 de diciembre respectivamente. Ambos registraron una presión de 88 atmósferas y una temperatura en superficie de 460 ºC. El 1 y 5 de marzo de 1982, el Venera 13 y el Venera 14 se posaron en Venus, obteniendo imágenes de la superficie del planeta y efectuando análisis de la composición química de la atmósfera y del suelo. El 10 y el 14 de octubre de 1983, el Venera 15 y el Venera16 entraron en la órbita de Venus y emitieron imágenes por radar. En junio de 1985, el Vega 1 y el Vega 2, de camino hacia el cometa Halley, soltaron cuatro sondas en la atmósfera venusiana.
Estados Unidos lanzó el 20 de mayo de 1978 el Pioneer Venus 1, y el 8 de agosto del mismo año el Pioneer Venus II, que portaba cinco sondas atmosféricas, alcanzando ambos Venus el 5 y 9 de diciembre respectivamente. El primero levantó el mapa de casi toda la superficie del planeta, y las sondas del segundo analizaron la composición y movimientos en la atmósfera y su interacción con el viento solar. La sonda Magallanes fue enviada hacia Venus desde una lanzadera espacial en 1989 y empezó a transmitir imágenes por radar de la superficie del planeta en agosto de 1990.
Mercurio
El estudio del planeta más próximo al Sol comenzó con el viaje del Mariner 10, enviado en octubre de 1973 por Estados Unidos, en un viaje por la zona interior del Sistema Solar hacia Mercurio. Pasó cerca de Venus en febrero de 1974, y aprovechó la fuerza de gravedad de este planeta para entrar en la órbita solar. En marzo de ese año llegó a unos 692 km de Mercurio, obteniendo las primeras imágenes de su superficie llena de cráteres, parecida a la lunar. En su segunda aproximación en septiembre, detectó un campo magnético insospechado. En su tercer y último encuentro con el planeta, en marzo de 1975, el Mariner 10 se aproximó a unos 317 km.
Júpiter y Saturno
Las sondas estadounidenses Pioneer 10 y 11 fueron lanzadas en 1972 y 1973, pasaron a salvo por el inexplorado cinturón de asteroides situado en el exterior de la órbita de Marte, y continuaron hacia Júpiter, a donde llegaron en diciembre de 1973 y de 1974. Las dos sondas, con un peso de 258 kg, pasaron a una distancia de 130,4 y 46,7 km del planeta, continuando el Pioneer 10 su viaje hacia el exterior del Sistema Solar por lo que se convirtió en el primer artefacto lanzado al espacio interestelar. Se espera que llegue a la próxima estrella dentro de unos 80.000 años. En septiembre de 1979, la sonda Pioneer 11 llegó a Saturno, preparando el camino al Voyager 1 y al Voyager 2.
Estos últimos, lanzados en 1977, lograron con éxito alcanzar Júpiter en marzo y julio de 1979, y realizaron numerosas mediciones y fotografías. En noviembre de 1980 y en agosto de 1981 sobrevolaron Saturno.
Urano
Después de su paso por Saturno, el Voyager 2 se dirigió a Urano. En enero de 1986 pasó a 80.000 km de distancia de este planeta cubierto de nubes, y descubrió cuatro nuevos anillos, además de diez nuevas lunas. La sonda se acercó aún más a una de las lunas, Miranda, y obtuvo imágenes asombrosas de este helado cuerpo celeste. El Voyager 2 continuó luego su viaje a Neptuno, aproximándose a 5.000 km del planeta en agosto de 1989, y descubrió seis nuevas lunas antes de dejar el Sistema Solar.
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