Tàu Venera 3 của Liên Xô đổ bộ xuống Sao Kim ngày 1 tháng 3 năm 1966. Nó là thiết bị nhân tạo đầu tiên đi vào khí quyển và va chạm xuống bề mặt hành tinh khác, mặc dù hệ thống liên lạc của nó đã bị hỏng và người ta không nhận được một dữ liệu gì của nó gửi về. Ngày 18 tháng 10 năm 1967, Venera 4 đã đi vào khí quyển thành công và thực hiện một số thí nghiệm khoa học. Venera 4 cho thấy tại vị trí nó đi vào khí quyển nhiệt độ đo được cao hơn giá trị mà tàu Mariner 2 trước đo gửi về và Venera 4 đo được 500 °C, bầu khí quyển hành tinh chứa 90 đến 95% cacbon điôxít. Khí quyển Sao Kim dày hơn đáng kể so với giá trị mà những kĩ sư thiết kế Venera 4 sử dụng để tính toán, và nó rơi xuống chậm hơn với dù bung hay lượng điện trong pin tích trữ hết sớm hơn trước khi nó có thể rơi chạm mặt đất. Sau khi gửi dữ liệu trong 93 phút hành trình, giá trị áp suất cuối cùng mà Venera 4 đo được bằng 18 bar tại độ cao 24,96 km so với bề mặt.