На телевизионных панорамах поверхности были видны выходы коренных пород наряду с эродированным материалом; развалы камней могут быть результатом смещений в коре и служить подтверждением тектонической активности на Венере. В целом поверхность Венеры - это горячая сухая каменистая пустыня.

9 и 14 сентября 1978 г. соответственно стартовали межпланетные космические станции «Венера-11» и «Венера-12». Спускаемые аппараты этих станций совершили мягкую посадку, зафиксировав в невысоких слоях атмосферы многократные электрические разряды - предположительно вспышки молний. Интенсивность электрических разрядов, регистрировавшаяся по частоте следования низкочастотных импульсов оказалась во много раз выше, чем на Земле. Очевидно вблизи поверхности Венеры возникают электрические поля с напряженностью в сотни кВ/м. Высокая грозовая активность предположительно объясняется наличием действующих вулканов на поверхности Венеры. Отделив спускаемые аппараты, станции продолжали всестороннее исследование космического пространства.

Одной из наиболее насыщенных и успешных космических программ был осуществленный в декабре 1978 года учеными США проект «Пионер-Венера». Его основные результаты были опубликованы в двух выпусках журнала «Science» и «Journal of Geophysical Research». На борту выведенного на околопланетную орбиту искусственного спутника Венеры и орбитального модуля, от которого были отделены и совершили жесткую посадку 4 спускаемых аппарата-зонда, было установлено более 30 различных приборов и устройств, выполнивших исследования структуры и химического состава нижней атмосферы и облаков, теплового баланса и динамики атмосферы. С помощью спутника Венеры впервые осуществлена радиолокационная съемка почти всей (93 %) поверхности планеты с построением топографической карты масштаба 1:50000000 с разрешением по площади 30 километров, а по высоте – 200 метров. Всего в исследованиях по проекту «Пионер-Венера» приняли участие 114 ученых под руководством Т.М. Донахью, Д.М. Хантена и Л. Колина.

Выполнение программы «Пионер-Венера» расширило и существенно дополнило существовавшие ранее представления о верхней и нижней атмосфере и облаках, полученные прежде всего на основании результатов исследований советских АМС серии «Венера». Принципиально новым вкладом в наши знания о Венере бесспорно стала радарная съемка, на основе которой была построена топографическая карта планеты. Кроме того, создана гравиметрическая карта, получены новые результаты в области изотопной космохимии атмосферы и открыта «криосфера» – зона резкого падения температуры на ночном полушарии Венеры на высотах, превышающих 100 километров.

30 октября 1981 г. была запущена автоматическая межпланетная станция «Венера-13». Преодолев за 4 месяца расстояние более 300 млн. км, станция 1 марта 1982 г. отделила от себя спускаемый аппарат, прошла на расстоянии 36000 км от поверхности Венеры и продолжала полет по гелиоцентрической орбите как искусственная планета вокруг Солнца. Спускаемый аппарат провел цветное фотографирование поверхности и установил базальтовый состав грунта. Температура оказалась равной 457ºС, а давление – 89 атмосфер.

4 ноября 1981 г. произошел запуск «Венеры-14». Она имела такую же программу исследования, что и «Венера-13». Ее спускаемый аппарат регистрировал температуру, давление, состав атмосферы, брал пробы грунта; фиксировались электрические разряды в нижней атмосфере. После отделения спускаемого аппарата станция продолжала исследование космического пространства. Спускаемые аппараты станций были снабжены устройствами для бурения грунта и химического анализа его образцов. В месте посадки спускаемого аппарата станции «Венера-14» температура оказалась 465ºС, а давление 94 атмосферы. Передачи на Землю панорамных изображений окружающей местности осуществлялись через цветные светофильтры. В получаемых изображениях преобладали желтовато-оранжевые, зеленоватые цвета любых предметов на поверхности, оранжеватое небо и такого цвета облака над головой. Дело в том, что синяя часть спектра солнечной радиации поглощается в верхней части атмосферы Венеры, поэтому ее поверхность и нижняя часть атмосферы освещаются не белым, как на Земле, а желтым светом. Таковы законы оптики.

С октября 1983 года на околопланетной орбите вокруг Венеры начали работу советские искусственные спутники «Венера-15» и «Венера-16, основной научной задачей которых была радиолокационная съемка планеты в масштабе 1:5000000. Космические аппараты были выведены на близкие к полярным сильно вытянутые эллиптические орбиты. За 8 месяцев работы до июля 1984 года было заснято все северное полушарие Венеры от полюса до 30º с.ш. (около ¼ всей поверхности). Ежедневно передавались радиолокационные изображения полосы шириной около 160 километров и длиной до 8 тысяч километров. Разрешающая способность по площади составляла 0,9 – 2,5 километров, а по высоте около 30 метров. В общей сложности было получено изображение приполярной области Венеры площадью более миллиона квадратных километров. Съемка велась с использованием радиолокатора бокового обзора. На изображении различаются гряды возвышенностей, крупные разломы, горные хребты, ударные кратеры, уступы и детали рельефа размером 1 – 2 км.

В апреле 1984 г. по московскому телевидению передавалось сообщение о продолжающейся радиолокационной съемке северной полярной области Венеры и детальной обработке информации, поступающей с орбитальных станций «Венера -15» и «Венера-16».

По предварительным данным обработки радиояркостных изображений была составлена первая геолого-морфологическая карта Венеры, причем удалось получить изображения той части полушария, которая не могла быть закартирована со спутника «Пионер-Венера». На всей исследованной площади выявлены очень немногочисленные круговые структуры, идентифицируемые как ударные кратеры, что позволило оценить геологический возраст поверхности интервалом 0,5 – 1,0 млрд. лет. Согласно мнению авторов эксперимента, геологическое строение Венеры характеризуется отсутствием признаков проявления тектоники плит в земном понимании этого термина, в то же время на планете протекали специфические вулканотектонические процессы, приведшие к формированию гигантских кольцевых структур (овоидов), которые считают мантийными диапирами. Кроме того, развиты рифтоподобные структуры. Особенность Венеры заключается еще в том, что на ее поверхности обнаружен тип местности – тессеры, формирование которых определяется широким развитием площадных пластических деформаций, не имеющих аналогов на других планетах. Наконец, оказалось, что на Венере отсутствуют древние сильно кратерированные поверхности, известные на Луне, Марсе и Меркурии и соответствующие полевошпатовым корам этих планет.

Дальнейшие космические исследования Венеры связаны с успешным спуском в ее атмосфере и мягкой посадкой на ночном полушарии 11 и 15 июня 1985 года советских спускаемых аппаратов «Вега-1» и «Вега-2», отделившихся от соответствующих пролетных аппаратов, продолживших свой путь к комете Галлея.