Przebieg misji mały|240px|Fotografia powłoki chmur Wenus wykonana w ultrafiolecie 26 lutego 1979 roku mały|240px|Mapa topograficzna Wenus wykonana przez Pioneer Venus 1 Sonda została wyniesiona z przylądka Canaveral na Florydzie 20 maja 1978 roku przy użyciu rakiety nośnej Atlas Centaur. 4 grudnia 1978 roku Pioneer Venus 1 został wprowadzony na orbitę okołowenusjańską. Do lipca 1980 roku sonda była utrzymywana na orbicie o perycentrum pomiędzy 142 i 253 km i apocentrum 66 900 km. Okres obiegu wynosił 24 h. Później perycentrum podniosło się do maksymalnie 2290 km, po czym stopniowo zaczęło się obniżać. Radar sondy pracował do 19 marca 1981 roku, wykonując mapy powierzchni leżącej pomiędzy równoleżnikami 73°N i 63°S. W 1991 roku radar został ponownie uruchomiony dla dokonania obserwacji południowych obszarów planety. Łącznie sonda wykonała mapy ukształtowania około 93% powierzchni Wenus. Rozdzielczość pomiarów wysokości terenu sięgała 200 m. Dużo gorsza była rozdzielczość horyzontalna pomiarów wynosząca od 30 km do 150 km. Instrumenty sondy posłużyły także do badania globalnej dynamiki atmosfery planety, składu górnych warstw atmosfery i jonosfery oraz oddziaływania wiatru słonecznego z jonosferą. Spektrometr ultrafioletowy posłużył, poza obserwacjami Wenus, także do obserwacji kilku komet.