Venus Express ist die erste europäische Mission zum Planeten Venus. Die Mission zielt auf eine umfassende Untersuchung der Venusatmosphäre und der Plasmaumgebung ab und wird einige wichtige Aspekte der Oberflächenphysik aus der Umlaufbahn untersuchen. Insbesondere wird sich Venus Express auf die Struktur, die Zusammensetzung und die Dynamik der Venusatmosphäre, die Entweichungsprozesse und die Wechselwirkung der Atmosphäre mit dem Sonnenwind konzentrieren und so Antworten auf die vielen Fragen liefern, die in diesen Bereichen noch unbeantwortet sind. Venus Express wird einen Durchbruch in der Venusforschung ermöglichen, nachdem es seit der Zeit der intensiven Erforschung in den 1970er und 1980er Jahren lange still war.

Die Nutzlast besteht aus sieben Instrumenten. Fünf davon wurden von den Projekten Mars Express und Rosetta übernommen, während zwei Instrumente speziell für Venus Express entwickelt und gebaut wurden. Die Reihe von Spektrometern und bildgebenden Instrumenten bildet zusammen mit dem Radiowissenschaftsexperiment und dem Plasmapaket eine optimierte Nutzlast, die in der Lage ist, die Missionsziele in ausreichender Tiefe zu erfüllen. Mehrere der Instrumente werden speziell die Spektralfenster im Infrarotbereich nutzen, um die Atmosphäre dreidimensional zu untersuchen. Die Sonde basiert auf dem Design von Mars Express mit geringfügigen Änderungen, die vor allem für die thermische Umgebung der Venus erforderlich sind, so dass eine sehr kosteneffiziente Mission in außergewöhnlich kurzer Zeit realisiert werden konnte.

Die Sonde wurde am 9. November 2005 von Baikonur, Kasachstan, mit einer russischen Sojus-Fregat-Trägerrakete gestartet und erreichte die Venus am 11. April 2006. Venus Express wird den Planeten von einer stark elliptischen, polaren Umlaufbahn mit einer Umlaufzeit von 24 Stunden aus beobachten. In 3 Erdenjahren (4 Venus-Sternen-Tage) wird es etwa 2 Tbit wissenschaftlicher Daten liefern.

Die Telekommunikation mit der Erde erfolgt über die neue ESA-Bodenstation in Cebreros, Spanien, während eine fast identische Bodenstation in New Norcia, Australien, die radiowissenschaftlichen Untersuchungen unterstützt.