Истражувањето на Јупитер било спроведено преку блиски набљудувања со автоматизирани вселенски летала. Истражувањата започнале со доаѓањето на Пионер 10 во системот на Јупитеровите месечини во 1973 година, а од 2016 година продолжило со уште осум мисии на вселенски летала. Сите овие мисии биле преземени од Националната воздухопловна и вселенска управа (НАСА), и сите освен две биле во прелетување и правеле детални набљудувања без слетување или влегување во орбитата. Овие сонди го прават Јупитер најпосетувана од надворешните планети на Сончевиот Систем бидејќи сите мисии на надворешниот Сончев Систем користеле прелетување на Јупитер. На 5 јули 2016 година, вселенското летало Јуно пристигнало и влегло во орбитата на планетата - второто летало што некогаш го направило тоа. Испраќањето летало до Јупитер е тешко, најмногу поради големите потреби за гориво и ефектите од суровата радијациона средина на планетата.
Првото вселенско летало што го посетил Јупитер бил Пионер 10 во 1973 година, а една година подоцна следело и онаа на Пионер 11. Освен што ги направиле првите слики одблиску на планетата, сондите ја откриле нејзината магнетосфера и нејзината главно течна внатрешност. Војаџер 1 и Војаџер 2 ја посетиле планетата во 1979 година и ги проучувале нејзините месечини и прстенестиот систем, откривајќи ја вулканската активност на Ија и присуството на воден мраз на површината на Европа. Одисеј дополнително ја проучувал магнетосферата на Јупитер во 1992 година, а потоа повторно во 2000 година. Сондата Касини се приближила до планетата во 2000 година и направила многу детални снимки од нејзината атмосфера. Вселенското летало Нови Хоризонти поминало покрај Јупитер во 2007 година и направило подобрени мерења на неговите и параметрите на неговите сателити.
Вселенското летало Галилео било првото што влегло во орбитата околу Јупитер, пристигнувајќи во 1995 година и ја проучувала планетата до 2003 година. Во овој период Галилео собрал голема количина на информации за месечините на Јупитер, правејќи блиски пристапи до сите четири големи галилејски месечини и наоѓајќи докази за тенки атмосфери на три од нив, како и можноста за течна вода под нивните површини. Исто така, открило магнетно поле околу Ганимед. Како што се приближувало до Јупитер, исто така леталото станало сведок на ударот на кометата Шумејкер-Леви 9. Во декември 1995 година, тој испратил атмосферска сонда во атмосферата на месечините на Јупитер, досега единственото летало што го направило тоа.
Во јули 2016 година, вселенското летало Јуно, лансирано во 2011 година, успешно го завршил маневарот за вметнување во орбиталата и сега е во орбитата околу Јупитер, а неговата научна програма е во тек.
Европската вселенска агенција ја избрала мисијата JUICE од класа L1 во 2012 година како дел од нејзината програма Космичка Визија за истражување на три месечини на Јупитер, со можен лендер Ганимед обезбеден од Роскосмос. JUICE треба да биде лансиран во 2023 година.
Индиската организација за вселенско истражување планира да ја лансира првата индиска мисија на Јупитер во 2020-тите преку GSLV Mark III.
Кинеската национална вселенска управа планира да лансира орбитарска мисија до Јупитер во околу 2029 година за да ја истражи планетата и нејзините месечини.
Списокот на претходни и претстојни мисии на надворешниот Сончев Систем (вклучувајќи го и Јупитер) може да се најде во написот Список на мисии на надворешните планети.
Технички барања десно|мини| Јупитер сликан од вселенската сонда Касини Летовите од Земјата до другите планети во Сончевиот Систем имаат висока цена на енергија. Потребно е речиси исто количество енергија за летало да стигне до Јупитер од околуземска орбита како и за да го подигне во орбитата на прво место. Во астродинамиката, оваа потрошувачка на енергија се дефинира со нето промената на брзината на вселенското летало, или делта-v. Енергијата потребна за да стигне до Јупитер од Земјината орбита бара делта-v од околу 9 km/s, во споредба со 9,0–9,5 km/s за да достигне нискоземска орбита од Земјата. Помошта од гравитацијата низ планетарните прелетувања (како на пример од Земјата или Венера) може да се користи за намалување на енергетските потреби (т.е. горивото) при лансирањето, по цена на значително подолго времетраење на летот за да се постигне цел како што е Јупитер во споредба со директната траекторија.Fischer, 1999, p. 44 Јонските мотори способни за делта-v повеќе од 10 km/s биле користени на вселенското летало Зора. Ова е повеќе од доволно делта-в за да се изврши мисија на Јупитер од сончева орбита со ист полупречник како онаа на Земјата без помош од гравитација.CRC Handbook of Chemistry and Physics, 64th EDITION, (C) 1983, page F-141
Голем проблем во испраќањето вселенски сонди до Јупитер е тоа што планетата нема цврста површина на која може да слета, бидејќи има непречена транзиција помеѓу атмосферата на планетата и нејзината течна внатрешност. Сите сонди кои се спуштаат во атмосферата на крајот се скршени од огромните притисоци во Јупитер.
Друг главен проблем е количината на зрачење на кое е подложена вселенската сонда, поради суровата средина со наелектризирани честички околу Јупитер (за детално објаснување видете Магнетосфера на Јупитер). На пример, кога Пионер 11 направил најблизок пристап кон планетата, нивото на зрачење станала десет пати помоќна од тоа што дизајнерите на Пионер предвидувале, што довело до стравувањата дека сондата нема да преживее. Со неколку мали багови, сондата успеала да помине низ Ван Аленовиот појас. Следното и многу понапредно технолошки вселенско летало Војаџер морало да се редизајнира за да се справи со нивото на зрачење. Во текот на осумте години вселенското летало Галилео орбитирало околу планетата, дозата на зрачење на сондата далеку ги надминало нејзините дизајнерски спецификации, а нејзините системи не успеале во неколку наврати. Жироскопите на вселенското летало често покажувале зголемени грешки, а понекогаш се појавувале електрични лакови помеѓу неговите ротирачки и неротирачки делови, што предизвикувало да влезе во безбеден режим, што довело до целосно губење на податоците од 16-та, 18-та и 33-та орбита.
Летачки мисии Пионер (1973 и 1974) десно|мини|Анимација на Пионер 11, траекторија околу Јупитер од 30 ноември 1974 година до 5 декември 1974 година десно|мини|Пионер 10 било првото вселенско летало што го посетил Јупитер. Првото вселенско летало што го истражувал Јупитер бил Пионер 10, кој прелетал покрај планетата во декември 1973 година, по што следел Пионер 11 дванаесет месеци подоцна. Пионер 10 ги добил првите слики одблиску на Јупитер и неговите галилееви месечини; вселенското летало ја проучувало атмосферата на планетата, го открило неговото магнетно поле, ги набљудувало неговите радијациони појаси и утврдило дека Јупитер е главно течен. Пионер 11 го направил својот најблизок пристап, околу 34.000 км од врвовите на облаците на Јупитер, на 4 декември 1974 година, добивајќи драматични слики од Големата црвена дамка, го направил првото набљудување на огромните поларни региони на Јупитер и ја одредил масата на Јупитеровата месечина Калиста. Информациите собрани од овие две вселенски летала им помогнале на астрономите и инженерите да го подобрат дизајнот на идните сонди за поефикасно да се справат со околината околу џиновската планета.
Војаџер (1979) десно|мини| Временска секвенца од приближувањето на Војаџер 1 до Јупитер Војаџер 1 започнал да го фотографира Јупитер во јануари 1979 година и најблиску се приближил на 5 март 1979 година, на растојание од 349.000 км од центарот на Јупитер. Овој близок пристап овозможило поголема резолуција на сликата, иако краткото времетраење на прелетувањето значело дека повеќето набљудувања на месечините, прстените, магнетното поле и зрачењето на Јупитер биле направени во периодот од 48 часа при приближувањето, иако Војаџер 1 продолжил да ја фотографира планетата до април. Наскоро го следел и Војаџер 2, кој го направил својот најблизок пристап на 9 јули 1979 година, 576.000 км подалеку од врвовите на облаците на планетата. Сондата го открил прстенот на Јупитер, набљудувала сложени витли во неговата атмосфера, набљудувала активни вулкани на Ија, процес аналоген на тектониката на плочите на Ганимед и бројни кратери на Калиста.
Мисиите Војаџер“ значително го подобриле нашето разбирање за галилеевите месечини, а исто така ги откриле и прстените на Јупитер. Тие, исто така, ги направиле првите слики одблиску од атмосферата на планетата, откривајќи ја Големата црвена дамка како сложена бура која се движи во насока спротивно од стрелките на часовникот. Други помали бури и витли биле пронајдени низ облаците (погледни ја анимацијата од десната страна). Два нови, мали сателити, Адрастеја и Метида, биле откриени кои орбитираат веднаш надвор од прстенот, што ги прави првите месечини на Јупитер што се идентификувани со вселенско летало.(discovery) А третиот нов сателит, Теба, бил откриен помеѓу орбитите на Амалтеја и Ија.
Откривањето на вулканска активност на месечината Ија било најголемото неочекувано откритие на мисијата, бидејќи тоа било првпат активен вулкан да биде забележан на небесно тело различно од Земјата. Заедно, Војаџерите снимиле ерупција на девет вулкани на Ија, како и докази за други ерупции што се случуваат помеѓу средбите на Војаџер.
Европа прикажала голем број на вкрстени линеарни одлики на фотографиите со ниска резолуција од Војаџер 1. Најпрво, научниците верувале дека одликите може да бидат длабоки пукнатини, предизвикани од расцепување на кората или тектонски процеси. Фотографиите со висока резолуција од Војаџер 2, поблиску до Јупитер, ги оставило научниците збунети бидејќи на одликите на овие фотографии речиси целосно недостасувало топографски релјеф. Ова навело многумина да сугерираат дека овие пукнатини можеби се слични на ледените санти на Земјата и дека Европа може да има внатрешност со течна вода. Европа може да биде внатрешно активна поради плимното загревање на ниво околу една десетина од Ија, и како резултат на тоа, се смета дека Месечината има тенка кора помала од 30 километри дебел воден мраз, кој веројатно лебди на 50 метров океан.
Одисеј (1992) На 8 февруари 1992 година, сончевата сонда Одисеј прелетала покрај северниот пол на Јупитер на растојание од 451.000 км. Овој маневар бил потребен за Одисеј да постигне орбита со многу висока наклонетост околу Сонцето, зголемувајќи ја неговата наклонетост кон еклиптиката на 80,2 степени. Гравитацијата на џиновската планета ја свиткала патеката на летот на вселенското летало надолу и подалеку од еклиптичката рамнина, ставајќи ја во последната орбита околу северниот и јужниот пол на Сонцето. Големината и обликот на орбитата на сондата биле прилагодени на многу помал степен, така што нејзината апсида останала на приближно 5 ае (растојание на Јупитер од Сонцето), додека неговиот перихел се наоѓал нешто повеќе од 1 AU (растојание на Земјата од Сонцето). За време на средбата со Јупитер, сондата направила мерења на магнетосферата на планетата. Бидејќи сондата немала камери, не биле направени снимки. Во февруари 2004 година, сондата повторно пристигнала во близина на Јупитер. Овој пат растојанието од планетата било многу поголемо - околу 120 милиони км (0,8 ае) - но направила дополнителни набљудувања на Јупитер.
Касини (2000) Во 2000 година, сондата Касини, на пат кон Сатурн, прелетала покрај Јупитер и дала некои од снимките со највисока резолуција некогаш направени од планетата. Својот најблизок пристап го направила на 30 декември 2000 година и направила многу научни мерења. Околу 26.000 снимки од Јупитер се направени за време на едномесечното прелетување. Тој го создал досега најдеталниот глобален портрет во боја на Јупитер, во кој најмалите видливи одлики се приближно 60 километри.