La sonde Galileo a été lancée le 18/10/1989 et s'est mise en orbite autour de Jupiter en 1995. L'objectif principal de cette mission était l'exploration du système composé de Jupiter, de ses lunes et de ses anneaux après les premières découvertes des sondes Voyager.

Mais avant d'arriver dans le voisinage de Jupiter, elle a également photographié la Terre et la Lune, Vénus et des astéroïdes. C'est ainsi que l'on découvrit qu'un astéroïde nommé Ida possédait son propre petit satellite et qu'on pu observer la collision avec Jupiter de Shoemaker-Lévy 9, un astéroïde fragmenté à cause de l'attraction gravitationnelle de Jupiter.

Galileo a été la première sonde à se satelliser autour de Jupiter (les sondes Voyager n'avaient fait que survoler la planète). Durant les 8 années de sa mission, elle a pris un grand nombre de clichés des satellites et effectués beaucoup d'autres mesures (champ magnétique, champ gravitationnel...), en particulier à l'occasion de rencontres rapprochées. Elle a aussi permis de découvrir de nouveaux petits satellites.

Le présence d'un océan liquide sous la coquille glacée d'Europe est désormais presque certaine et on suspecte désormais la présence d'un tel océan à l'intérieur de Ganymède et Callisto. Le volcanisme de Io a été observé de près et la comparaison avec les photos de Voyager ont permis de montrer l'évolution rapide de la surface du satellite volcanique.

La sonde possédait également un petit module supplémentaire qui s'est détaché pour plonger dans l'atmosphère de Jupiter et l'étudier.

En 2003, la sonde arrivant à cours de carburant, il a été décidé de la faire plonger à son tour dans l'atmosphère de Jupiter, afin d'éviter tout risque de contamination d'une possible vie extraterrestre sur Europe.