Galileo je u svemirskim istraživanjima robotička američka svemirska letjelica lansirala na Jupiter kako bi proširila orbitalno istraživanje planeta, njegovog magnetskog polja i luna. Galileo je bio nastavak mnogo bržih letačkih posjeta Pionira 10 i 11 (1973–74) i Voyagers 1 i 2 (1979).
Galileo je u Zemljinu orbitu stavljen 18. listopada 1989., svemirskim brodom Atlantis. Potom je pojačan u zaobilaznu putanju prema Jupiteru, duž koje je imao koristi od niza postupaka gravitacije ili slaganja, tijekom leta leta Venere (10. veljače 1990.) i Zemlje (8. prosinca 1990. i 8. prosinca 1992.), Uz senzore za praćenje čestica i polja sunčevog vjetra tijekom međuplanetarnog krstarenja, a potom unutar Jupiterove magnetosfere, Galileo je opremljen platformom za skeniranje koja je nosila četiri optička instrumenta. Kamera visoke rezolucije nadopunjena je spektrometrom za približavanje infracrvenom zemljom (za proučavanje toplinske, kemijske i strukturne prirode Jupiterovih Mjeseca i sastavom atmosfere planete), ultraljubičastim spektrometrom (za mjerenje plinova i aerosola i otkrivanje složenih molekula), te integrirani fotopolarimetar i radiometar (za proučavanje sastava atmosfere i raspodjele toplinske energije).
Tijekom dva prolaza u asteroidni pojas, Galileo je projurio pored asteroida Gaspra (29. listopada 1991.) i Ida (28. kolovoza 1993.), pružajući tako prve krupne poglede takvih tijela; otkrila je sićušni satelit (Dactyl) koji orbitira oko Ide. Galileo je također pružio jedinstvenu perspektivu sudara Comet Shoemaker-Levy 9 s Jupiterom dok se zatvorio na planetu u srpnju 1994. godine.
13. srpnja 1995., Galileo je na sudaru s Jupiterom izbacio atmosfersku sondu od 339 kilograma (747 kilograma). Skoro pet mjeseci kasnije (7. prosinca) sonda je prodrla u oblak Jovian vrhovima malo sjeverno od ekvatora. Dok se polako spuštao padobranom kroz 165 km (oko 100 milja) atmosfere, njegovi su instrumenti izvještavali o temperaturi okoline, tlaku, gustoći, neto protoku energije, električnom pražnjenju, strukturi oblaka i kemijskom sastavu. Nakon gotovo 58 minuta, nakon što je postigao svoju misiju, sonda odašiljač nije uspio zbog porasta temperature. Nekoliko sati kasnije, dovršavajući putovanje od šest godina i 3,7 milijardi km, glavni je brod Galileo ušao u orbitu oko Jupitera.
Tijekom sljedećih pet godina Galileo je letio nizom orbita koje su stvorile bliske susrete s četiri najveća mjeseca Jupitera - u redoslijedu udaljenosti od planeta, Iona, Europe, Ganymedea i Callista. Unatoč raspadu svoje velike antene s velikom pojačanjem u ranoj misiji, što je zasmetalo prenošenju raskošnih prekrivanja slika koje je prvotno bilo planirano, Galileo je dao otkrivajući krupne portrete odabranih značajki na mjesečevima i dramatične slike Jupiterovih oblačnih slojeva, aurore i olujne sustave, uključujući dugovječnu Veliku crvenu mrlju. Poseban naglasak bili su njezini detaljni prikazi srušene ledene površine Europe, koji su pokazali mogući podzemni ocean tekuće vode. Po završetku dvogodišnje primarne misije Galileo, njegova orbita je prilagođena kako bi ga poslala u intenzivno, potencijalno štetno zračenje u blizini planeta kako bi napravila vrlo bliski prolaz Ioa i detaljno pregledala njegove aktivne vulkane. Nakon što je proveo koordinirane studije magnetskog okruženja Jupitera sa svemirskom letjelicom Cassini (lansiran 15. listopada 1997.) dok je taj brod letio kroz Jovijin sustav u prosincu 2000. godine, na putu za Saturn, Galileova aktivnost je obustavljena. U rujnu 2003. poslato je uranjanje u atmosferu Jupitera kako bi se uništilo kako bi se spriječilo njegovo moguće zagađenje jovianovim mjesecom.
