mały|Artystyczne wyobrażenie sondy Pioneer Venus 1 na orbicie Wenus Sonda kosmiczna – bezzałogowy, prawie zawsze zautomatyzowany statek kosmiczny przeznaczony do prowadzenia badań naukowych w przestrzeni pozaziemskiej.
Sondy kosmiczne wynoszone są przez rakiety nośne lub na pokładzie wahadłowców. Wyposażone w aparaturę naukową (np. kamery, magnetometry, spektrometry, liczniki promieniowania), zbierają dane i dostarczają na Ziemię (obecnie prawie zawsze przesyłają je drogą radiową). Niektóre sondy kosmiczne powracają na naszą planetę z próbkami materii z innych ciał kosmicznych oraz z danymi zapisanymi na nośnikach informacji.
Misje załogowe i bezzałogowe thumb|Płytka z przesłaniem dla istot pozaziemskich umieszczona w sondach Pioneer 10 i 11 Loty sond kosmicznych wzbudzają dużo mniejsze zainteresowanie niż loty załogowe. W praktyce okazało się, że działające poza Ziemią roboty badawcze dostarczyły nauce dużo więcej informacji niż ludzie. Poza tym, jedynym obiektem, na który wysłano astronautów jest Księżyc. Olbrzymie koszty i trudności techniczne uniemożliwiają obecnie dalsze wyprawy załogowe, np. do pobliskich planetoid, na Marsa, Wenus, Merkurego czy na księżyce galileuszowe Jowisza. Najważniejszą zaletą maszyn jest brak konieczności zabierania ogromnych ilości tlenu i wody.