La Stazione Interplanetaria Venera-1 era una sonda di oltre 600kg di peso, in gran parte costituita da un cilindro di circa un metro di diametro e sormontata da una cupola, per un totale di circa 2 metri di lunghezza. L'apparato si staccò dalla superficie terrestre il 12 febbraio 1961. L'interno della sonda era una camera contenente quasi esclusivamente azoto (utilizzato per la direzionalità). Dal cilindro si espandevano due pannelli solari, la cui azione ricaricava un banco di batterie zinco-argento che alimentava gli apparti elettronici. La sonda era dotata di un'antenna parabolica di 2 metri che sarebbe servita per le comunicazioni tra Venere e Terra, che sarebbero state effettuate alla frequenza di 922,8MHz, e di un illuminatore per antenna di 2,4 metri riguardante le comunicazioni in onde corte nelle prime fasi immediatamente successive al lancio. Una struttura di antenne a quadripolo semidirezionale, montata sui pannelli solari, avrebbe fornito la telemetria essenziale e il comando a distanza dalla Terra durante l'intera missione, su una banda radio decimetrica polarizzata circolarmente. La sonda era equipaggiata di una serie di strumenti tra cui un magnetometro, due schermi ionici per misurare il vento solare, sensori per micrometeoriti e un contatore Geiger a tubi per la misurazione della radiazione cosmica di fondo assieme a uno scintillatore a ioduri di sodio. Furono condotte tre sessioni di misurazione telemetrica, raccogliendo dati sul vento solare e sui raggi cosmici rispettivamente vicino alla Terra, alla magnetopausa terrestre, e a una distanza di 1'900'000 km (19 febbraio 1961). Dopo la riprova sperimentale dell'esistenza del vento solare, già effettuata con la sonda Luna 2, la Venera-1 fornisce la prima prova che il plasma è uniformemente presente nello spazio profondo. Sette giorni più tardi, la nuova sessione telemetrica però fallìsce.
Il 19 maggio 1961 (63 anni fa), la Venera 1 oltrepassa Venere passandogli a circa 100'000km di distanza diventando il primo manufatto umano della storia a superare un altro pianeta, poi entra in un'orbita eliocentrica. Gli ingegneri sovietici giunsero alla conclusione che la sonda perse l'orientamento a causa del surriscaldamento dei sensori/attuatori meccanici di direzione non permettendo neanche la ricetrasmissione della parabola. Con l'aiuto del radiotelescopio britannico a Jodrell Bank, nel giugno dello stesso anno alcuni debolissimi segnali della sonda furono identificati con un considerevole margine d'errore. La Venera-1 fu una pietra miliare nel design aerospaziale - fu in effetti la prima vera sonda interplanetaria propriamente detta. Durante la gran parte del suo volo, il suo sistema di stabilizzazione rotazionale, peraltro assoluta novità nell'ingegneria dell'epoca, era perfettamente funzionante: fu il primo oggetto spaziale costruito per correggere la propria angolazione in volo, sfruttando una costruzione a tre assi, due dei quali basati sull'osservazione del Sole e della stella Canopo.
