Kosmosa izpētē Galileo ASV robotizētais kosmosa kuģis, kas tika palaists uz Jupiteru, lai ilgstoši izpētītu planētu, tās magnētisko lauku un pavadoņus. Galileo bija turpinājums daudz pūtamajiem 10. un 11. pionieru (1973–1974) un Voyagers 1 un 2 (1979) lidojumu apmeklējumiem.
Galileo tika novietots Zemes orbītā 1989. gada 18. oktobrī ar kosmosa kuģi Atlantis. Pēc tam tas tika virzīts uz apļveida trajektoriju virzienā uz Jupiteru, pa kuru tas guva labumu no virknes gravitācijas palīglīdzekļu jeb slingshot procedūru Venēras (1990. gada 10. februāris) un Zemes (1990. gada 8. decembris un 1992. gada 8. decembris) lidojumu laikā.. Papildus sensoriem, kas novēroja saules vēja daļiņas un laukus visā starpplanētu kruīza laikā un pēc tam Jupitera magnetosfērā, Galileo bija aprīkots ar skenēšanas platformu, kas pārvadāja četrus optiskos instrumentus. Augstas izšķirtspējas kameru papildināja tuvu infrasarkano staru spektrometrs (Jupitera pavadoņu termālās, ķīmiskās un strukturālās būtības un planētas atmosfēras sastāva izpētei), ultravioletais spektrometrs (gāzu un aerosolu mērīšanai un sarežģītu molekulu noteikšanai).) un integrētu fotopolarimetru un radiometru (atmosfēras sastāva un siltumenerģijas sadalījuma izpētei).
Divu ielaišanas laikā asteroīda joslā Galileo aizlidoja garām asteroīdiem Gaspra (1991. gada 29. oktobris) un Ida (1993. gada 28. augusts), tādējādi nodrošinot pirmo tuvplānu skatu uz šādiem ķermeņiem; šajā procesā tas atklāja nelielu satelītu (Dactyl), kas riņķo ap Ida. Galileo sniedza arī unikālu skatu uz Comet Shoemaker-Levy 9 sadursmi ar Jupiteru, kad tā noslēdzās uz planētas 1994. gada jūlijā.
1995. gada 13. jūlijā Galileo sadursmes laikā ar Jupiteru izlaida 339 kg (747 mārciņu) atmosfēras zondi. Gandrīz piecus mēnešus vēlāk (7. decembrī) zonde iekļuva Jovian mākoņu virsotnēs nedaudz uz ziemeļiem no ekvatora. Lēnām nolaižoties ar izpletni pa 165 km (apmēram 100 jūdzes) atmosfēru, tā instrumenti ziņoja par apkārtējās vides temperatūru, spiedienu, blīvumu, neto enerģijas plūsmām, elektriskajām izlādēm, mākoņu struktūru un ķīmisko sastāvu. Pēc gandrīz 58 minūtēm, kad bija izpildījis savu misiju, zondes raidītājs sabojājās temperatūras paaugstināšanās dēļ. Pēc dažām stundām, pabeidzot sešu gadu braucienu un 3,7 miljardus km (2,3 miljardus jūdžu), Galileo galvenais kuģis ienāca orbītā ap Jupiteru.
Nākamo piecu gadu laikā Galileo lidoja virkni orbītu, kas radīja ciešas sastapšanās ar četriem Jupitera pavadoņiem - attāluma secībā no planētas - Io, Eiropas, Ganimēdes un Kallisto. Neraugoties uz tās augstas izšķirtspējas galvenās antenas aizskaršanu misijas sākumā, kas sabojāja sākotnēji plānotā devīgā attēlveidošanas pārklājuma pārsūtīšanu, Galileo deva atklātos atlasīto objektu tuvplānu portretus pavadoņos un Jupitera mākoņu slāņu dramatiskos attēlus, auroras un vētras sistēmas, ieskaitot ilgstošo Great Red Spot. Īpašs akcents bija tās detalizētais skats uz sadragāto ledaino Europa virsmu, kas liecināja par iespējamu zemūdens šķidrā ūdens okeāna virsmu. Pēc Galileo divu gadu primārās misijas pabeigšanas tā orbīta tika koriģēta, lai to nosūtītu intensīvajā, potenciāli kaitīgajā starojumā netālu no planētas, lai veiktu ļoti tuvu Io gājienu un pārbaudītu tā aktīvos vulkānus vēl nepieredzēti detalizēti. Pēc tam, kad tika veikti koordinēti Jupitera magnētiskās vides pētījumi ar kosmosa kuģi Cassini (izlaists 1997. gada 15. oktobrī), kad šis kuģis 2000. gada decembrī lidoja caur Jovian sistēmu ceļā uz Saturnu, Galileo darbība tika samazināta. 2003. gada septembrī tas tika nosūtīts ienirt Jupitera atmosfērā, lai iznīcinātu sevi, lai novērstu iespējamo Jovian mēness piesārņošanu.
