1989年10月18日，由“阿特兰蒂斯”号航天飞机送入轨道的“伽利略”号木星探测器，是美国航天局第一个直接专用探测木星的航天器。伽利略木星探测计划始于1978年，最初计划于1982年1月发射，后因经费不足、飞行设计修改和航天飞机发射失败等原因而先后9次变动计划。致使发射一再推迟，研制经费高达13.6亿美元。
“伽利略”号探测器呈不规则长形体．总重约2717千克，由木星轨道器和再入器两部分组成，在到达木星前约150天时，两者分离，轨道器环绕木星运行探测；再入器深入水星大气层考察。
轨道器是由美国的喷气推进实转室设计、制造和操作的，其总重为2378千克，正常情况下以3.15转／分自旋稳定。其上的主要设备为；推进舱，包括一个机动推力器和一个单一入轨推力器，与推进剂一起共重约1185千克；2台放射性同位素热电偶发电机，可提供0～480瓦的电力；一个约5米直径的高增益地球通信天线，用S和Ｘ波段与地球通信，定向精度为0.1度。轨道器上还装有很多精密的探测仪器，主要包括：CCD摄像机，发回的照片清晰度比“旅行者”探测器的高20～1000倍，可分辨出木星卫星表面3O～50米范围的细节；近红外绘图分光计，可探测出氮、磷化氢、水、甲烷、锗等组分；紫外分光计能探测出氮、氢和氧等；光子偏振、辐射计，可以测量偏振光和光强度；磁强计、高能粒子检测仪、等离子体检测仪、等离子体波分系统（测量电场和磁场变化）、尘埃粒子检测仪和重离子计数器等，可用于对木星磁层等的研究。
再入器是由美国航天局的艾迈斯研究中心负责设计，休斯飞机公司创造的。其外形呈扁锥体，总重约339千克、其中仅防热壳就重达220千克。其上有2台１波段发射机、能以128比特／秒的速率发送测量数据，经轨道器中继到地球。再入器上的探测仪器有：大气结构检测仪，能测量木星大气的温度、压力等；中性质谱仪，可测定木星大气组分；氦分量检测仪，用于测定木星大气中的氦气含量；测云计、纯流量辐射计以及光和射电检测仪等。
“伽利略”号探测器在美国东部时间2003年9月２１日纵身“跳”入木星大气层，以一种近乎自杀的方式使自己焚毁，为长达１４年的太空之旅画上了句号。
“快点走啊，‘伽利略’号！”在地面控制人员的遥控下，重达２．５吨的探测器逐渐向木星靠近，然后飞入木星黑暗的背面。当天下午快４点的时候，“伽利略”号与地球的通信联系中断，几分钟后坠入木星大气层。
