本系列中第一架探测器是1961年2月4日发射的金星1号（VA-1），但它未能成功离开地球轨道，因此没能得到正式的金星系列编号。第一架成功摆脱地球引力进入行星际空间的金星探测器是1961年2月12日发射、旨在飞掠金星的金星1号，不过它在抵达金星前与地面失去了联系。

1965年11月发射的金星2号和3号目的是探测金星大气并降落在星球表面，不过它们也是在接近目标时因内部元件和太阳能电池板过热而发生了通信中断。金星3号一般被认为是第一架在其他行星上登陆的航天器，但是由于通信中断出现在着陆器与母探测器分离之前，因此这个第一也存在一定的争议。

金星系列的第一架取得全面成功的探测器是1967年6月发射、同年10月中旬抵达金星的金星4号。金星4号的着陆器成功抵达了金星地表，并在下降过程中第一次测得金星大气的气压约合2000千帕，表面温度为270℃，还发现金星大气主要成分是二氧化碳。不过这一结果被后续探测器证明并不可靠，原因可能是着陆器的高度计发生了故障，因此相关数据不一定是金星地表的情况。

1969年1月发射的金星5号和6号也是以考察星球大气为主要目标的着陆器，它们于当年5月抵达金星。两架着陆器坚持到了气压2700千帕、温度320℃的地方，在大气组分方面也证实了金星4号的发现。

1970年8月发射、同年12月抵达目标的金星7号（同期发射的宇宙359号因火箭故障未能离开地球轨道，因此不具备金星系列的编号）在设计上专门结合先前探测器的发现做了大幅度改进，以应对金星大气和地表中的严苛环境。金星7号第一次成功实现了在登陆其他行星的同时保持对地通信，着陆后其上部分仪器还是工作了23分钟，最终测得了475℃的金星地表温度和90巴的表面气压。但着陆过程中的碰撞导致金星7号高增益天线发生了偏移，因此并非所有数据最终都顺利传回了地球。

1972年3月发射、同年7月抵达金星的金星8号同样是着陆器，它成功进行了软着陆，并在此后又坚持工作了1小时左右。金星8号除了测量金星大气组分、温度和气压，从而证实了金星7号的结果之外，还第一次携带了光度计，下降过程中发现金星上在地表高度35～30千米的范围内亮度骤减，这一高度对应金星云层所在。它还发现金星底层大气相对清澈，亮度与地球上的阴天相当，足以直接拍摄照片。此外，它的着陆点附近的地表岩石可能由火山岩组成，暗示金星过往温度更高，内部物质已经像地球一样分层。

1975年6月发射的金星9号和10号则由轨道器和登陆器两部分组成，其中前者配备有高增益天线、从紫外到红外的全套照相机和光谱仪，外加偏振计、磁力计、测绘雷达和低能质子探测器，既要开展自身的探测任务，还为登陆器充当通信中继站。着陆器则携带有温度和压力传感器、加速度计、红外和可见光光度计、质谱仪、全景照相机、风速计、能见度计、γ射线光谱仪以及光密度等，为了延长着陆后的工作时间，还配备了循环式液冷系统。这两架探测器的着陆器第一次记录下了金星大气中据信源自闪电的无线电信号，还拍摄了地表黑白照片，但由于它们都遭遇了相机镜头盖未能顺利打开的问题，原计划的360度全景拍摄没能实现。

在1978年9月发射的金星11号和12号考虑当时地球和金星的相对位置不甚理想，母探测器被迫减重改为飞掠器，在完成数据中继任务之后即开展额外的行星际研究，因此其载荷也进行了大换血，可见光照相机和光谱仪被换成了极紫外光谱仪、等离子谱仪、各种计数器以及质子望远镜，以监测行星际磁场和太阳风；又携带了两种γ射线暴探测器，在飞掠金星之后共记录了143个γ暴的光变曲线并为之编目。两架探测器的着陆器配置与9号基本相同，不过最大的变更是照相机升级为彩色版。金星11号和12号的着陆器在金星表面都坚持工作了将近100分钟，不过由于设计问题，其上的彩色照相机未能正常工作，所以它们没有采集到预期的照片；原定的土壤分析工作也因为样本放置失误而未能开展。

1981年秋季发射的金星13号到14号于翌年3月抵达目标，它们也由着陆器与飞掠器组成。着陆器在下降期间发现了金星大气中的硫化氢和羰基硫。金星13号在地表挺过了127分钟，创下了纪录，还第一次拍摄了金星地表的彩色照片。两架探测器携带了采样岩石的机械臂，并通过X射线荧光光谱仪分析出了样本的成分——分别是碱性辉长岩以及类似于地球洋中脊成分的拉斑玄武岩。

1983年6月发射的金星15号和16号都是轨道探测器，没有携带登陆装置。入轨后，二者交替进行科学考察和数据传输，对金星开展了第一次高分辨率雷达测绘，得到了相当于金星地表1/4面积的雷达图。

俄罗斯计划重启金星探测任务，正在研制金星-D探测器。这架探测器由轨道母探测器、大气探测器和着陆器组成，预计将于2029年发射。