A Venus Express az első európai küldetés a Vénusz bolygóra. A küldetés célja a Vénusz légkörének és plazmakörnyezetének átfogó vizsgálata, és a felszín fizikájának néhány fontos aspektusával fog foglalkozni a Föld körüli pályáról. A Venus Express különösen a Vénusz légkörének szerkezetére, összetételére és dinamikájára, a menekülési folyamatokra és a légkörnek a napszéllel való kölcsönhatására fog összpontosítani, és így választ kíván adni az e területeken még megválaszolatlanul maradt számos kérdésre. A Venus Express áttörést tesz lehetővé a Vénusz-tudományban, miután az 1970-es és 1980-as évek intenzív kutatásának időszaka óta hosszú ideig csend honolt.

A hasznos teher hét műszerből áll. Ezek közül ötöt a Mars Express és a Rosetta projektekből örököltek, míg két műszert kifejezetten a Venus Express számára terveztek és építettek. A spektrométerek és a képalkotó műszerek együttese a rádiótudományi kísérlettel és a plazmacsomaggal együtt egy optimalizált hasznos terhet alkot, amely jól alkalmas arra, hogy a küldetés céljait kellő mélységben kezelje. A műszerek közül több kifejezetten az infravörös hullámhosszú spektrális ablakokat használja ki a légkör háromdimenziós tanulmányozására. Az űreszköz a Mars Express konstrukcióján alapul, kisebb módosításokkal, amelyek elsősorban a Vénusz körüli termikus környezethez szükségesek, így rendkívül rövid idő alatt egy rendkívül költséghatékony küldetés valósult meg.

Az űreszköz 2005. november 9-én indult a kazahsztáni Bajkonurból egy orosz Szojuz-Fregat hordozórakétával, és 2006. április 11-én érkezett meg a Vénuszra. A Venus Express egy erősen elliptikus, 24 órás periódusú poláris pályáról végzi majd a bolygó megfigyeléseit. Működésének 3 földi éve (4 Vénusz sziderikus nap) alatt mintegy 2 Tbit tudományos adatot küld vissza.

A Földdel való távközlést az ESA új földi állomása végzi a spanyolországi Cebrerosban, míg egy közel azonos földi állomás az ausztráliai New Norcia-ban támogatja a rádiótudományi vizsgálatokat.