Si Galileo, sa paggalugad ng espasyo, inilunsad ang robotic spacecraft ng US sa Jupiter para sa pinalawak na pag-aaral ng orbital sa planeta, magnetic field, at mga buwan nito. Si Galileo ay sumunod sa maraming briefer flyby visit ng Pioneers 10 at 11 (1973-774) at mga Voyagers 1 at 2 (1979).
Ang Galileo ay inilagay sa orbit ng Earth noong Oktubre 18, 1989, ng space shuttle Atlantis. Pagkatapos ay pinalakas ito sa isang roundabout tilapon patungo kay Jupiter kasama kung saan nakinabang ito mula sa isang serye ng gravity-assist, o slingshot, mga pamamaraan sa panahon ng flybys ng Venus (Pebrero 10, 1990) at Earth (Disyembre 8, 1990, at Disyembre 8, 1992). Bilang karagdagan sa mga sensor upang subaybayan ang mga particle at mga patlang ng solar wind sa buong interplanetary cruise at pagkatapos ay sa loob ng magnetosphere ng Jupiter, si Galileo ay nilagyan ng isang scan platform na nagdala ng apat na optical na mga instrumento. Ang isang high-resolusyon na kamera ay kinumpleto ng isang malapit-infrared na pagmamapa ng spectrometer (para sa pag-aaral ng thermal, kemikal, at istruktura ng kalikasan ng mga buwan ng Jupiter at ang komposisyon ng kapaligiran ng planeta), isang ultraviolet spectrometer (para sa pagsukat ng mga gas at aerosol at pagtuklas ng mga kumplikadong molekula), at isang pinagsama-samang photopolarimeter at radiometro (para sa pag-aaral ng komposisyon ng atmospheric at pamamahagi ng thermal energy).
Sa dalawang pagdaan sa asteroid belt, nalipasan ng Galileo ang asteroids Gaspra (Oktubre 29, 1991) at Ida (Agosto 28, 1993), at sa gayon ay nagbibigay ng unang malapit na pananaw ng mga nasabing katawan; sa proseso, natuklasan nito ang isang maliit na satellite (Dactyl) na nag-a-orbit kay Ida. Nagbigay din si Galileo ng isang natatanging pananaw sa banggaan ng Comet Shoemaker-Levy 9 kay Jupiter dahil isinara ito sa planeta noong Hulyo 1994.
Noong Hulyo 13, 1995, naglabas ang Galileo ng isang 339-kg (747-pounds) na pag-usisa sa atmospera sa isang kurso ng banggaan kasama si Jupiter. Halos limang buwan mamaya (Disyembre 7) ang probe ay tumagos sa Jovian cloud tops na bahagyang hilaga ng ekwador. Habang dahan-dahang bumaba ng parachute hanggang 165 km (halos 100 milya) ng kapaligiran, iniulat ng mga instrumento sa ambient temperatura, presyon, density, net energy flow, electrical discharges, cloud istraktura, at kemikal na komposisyon. Matapos ang halos 58 minuto, nakamit ang misyon nito, nabigo ang transmiter ng probe dahil sa pagtaas ng temperatura. Pagkaraan ng ilang oras, pagkumpleto ng isang paglalakbay ng anim na taon at 3.7 bilyong km (2.3 bilyong milya), ang pangunahing bapor na Galileo ay pumasok sa orbit sa paligid ng Jupiter.
Sa susunod na limang taon ay lumipad si Galileo ng isang serye ng mga orbit na gumawa ng malapit na pagtatagpo sa apat na pinakamalaking buwan ni Jupiter — sa pagkakasunud-sunod na distansya mula sa planeta, Io, Europa, Ganymede, at Callisto. Sa kabila ng pag-atake ng mataas na pangunahing antena nito sa unang bahagi ng misyon, na nabigo sa paghahatid ng saklaw na saklaw na imaging saklaw na orihinal na pinlano, nagbunga ang Galileo na inilalantad ang mga malapit na larawan ng mga napiling tampok sa buwan at dramatikong mga imahe ng mga layer ng ulap ni Jupiter, auroras, at mga sistema ng bagyo, kabilang ang matagal nang nabubuhay na Great Red Spot. Ang isang partikular na highlight ay ang detalyadong pananaw nito sa nabagsak na nagyeyelo na ibabaw ng Europa, na nagpakita ng katibayan ng isang posibleng karagatan ng tubig na likido. Matapos makumpleto ang dalawang taon na pangunahing misyon ng Galileo, ang orbit nito ay nababagay upang maipadala ito sa matindi, potensyal na mapinsala radiation na malapit sa planeta upang makagawa ng isang napakalapit na pass ni Io at suriin ang aktibong bulkan nito sa hindi pa naganap na detalye. Matapos maisagawa ang mga nakaayos na pag-aaral ng magnetikong kapaligiran ng Jupiter kasama ang spacecraft ng Cassini (inilulunsad noong Oktubre 15, 1997) dahil ang bapor na iyon ay lumipad sa sistemang Jovian noong Disyembre 2000 sa ruta patungong Saturn, ang aktibidad ni Galileo ay napigilan. Noong Setyembre 2003 pinadalhan ito ng kapaligiran ng Jupiter upang sirain ang sarili upang maiwasan ang posibleng kontaminasyon ng isang buwan ng Jovian.
