Az űrszonda-kutatás történetének kezdetén a Szovjetunió és az Egyesült Államok főként rakétákkal és műholdakkal kísérletezett, azonban hamar nyilvánvalóvá vált, hogy a Naprendszerünk határainak eléréséhez sokkal fejlettebb műszaki megoldásokra van szükség. Az első próbálkozások – például a Ranger és Mariner szondák – során számos kudarc és váratlan hiba nehezítette az utat.
A technikai fejlődés előrehaladtával a NASA és a Jet Propulsion Laboratory mérnökei egyre ambiciózusabb célokat tűztek ki. A Mariner program sikerei után új generációs szondákat terveztek, köztük a legendás Voyager egységeket, melyek több évtizeden át szolgáltattak adatokat a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz környezetéről – mindezt sokszor közel meghibásodott rendszerekkel, ám kifinomult redundanciáknak köszönhetően továbbra is tudtak működni.
A politikai és pénzügyi döntések meghatározóak voltak a programok sorsában; gyakran új stratégiák, például a „gyorsabb, jobb, olcsóbb” filozófia vált szükségessé. Ennek következtében a Mars-kutatásban is új eszközök – mint a Pathfinder vagy a Global Surveyor – jelentek meg, amelyek áttörő módszereket alkalmaztak többek között az üzemanyag-hatékony pályamódosításokban vagy a földi eszközök bevonásában.
A későbbi küldetések során, mint például a Galileo, Cassini és Hyades, újabb műszaki és tudományos kihívások jelentkeztek. Különösen érdekes kérdéseket vetettek fel a Naprendszer külső bolygóinak holdjain talált geológiai és légköri jelenségek, illetve az élet lehetőségének kutatása olyan helyeken, mint az Enceladus jeges óceánjai vagy a Titán folyékony metántavaiban.
Egyes küldetések kudarca és az időszakos pénzügyi megszorítások ellenére a szondák által szolgáltatott adatok folyamatosan bővítették tudásunkat a Naprendszer szerkezetéről, a bolygók közötti tér sajátosságairól és magukról a bolygóközi utazások technikai nehézségeiről.
