الغلاف الجوي لكوكب الزهرة هو طبقة الغازات المحيطة بالزهرة. وهو يتألف بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج وهو أكثر كثافة وسخونة من الأرض. تبلغ درجة الحرارة على السطح 740 كلفن (467 درجة مئوية ، 872 فهرنهايت) ، والضغط 93 بار (1350 رطل / بوصة مربعة) ، وهو الضغط الموجود تقريبًا 900 متر (3000 قدم) تحت الماء على الأرض. يدعم الغلاف الجوي لكوكب الزهرة سحب معتمة من حامض الكبريتيك ، مما يجعل الرصد البصري للسطح القائم على الأرض والمدار مستحيلاً. تم الحصول على معلومات حول التضاريس حصريًا عن طريق التصوير بالرادار. وبصرف النظر عن ثاني أكسيد الكربون ، فإن المكون الرئيسي الآخر هو النيتروجين. لا توجد مركبات كيميائية أخرى إلا بكميات ضئيلة ، وبعيدًا عن الطبقات السطحية ، يكون الغلاف الجوي في حالة دوران قوي. تُظهر الطبقة العليا من التروبوسفير ظاهرة الدوران الفائق ، حيث يدور الغلاف الجوي حول الكوكب في أربعة أيام فقط من الأرض ، أسرع بكثير من اليوم الفلكي للكوكب البالغ 243 يومًا. تهب الرياح الداعمة للدوران الفائق بسرعة 100 م / ث (360 كم / س أو 220 ميل / س) أو أكثر. تتحرك الرياح بسرعة تصل إلى 60 ضعف سرعة دوران الكوكب ، في حين أن أسرع رياح على الأرض تبلغ 10٪ إلى 20٪ فقط من سرعة الدوران. من ناحية أخرى ، تصبح سرعة الرياح أبطأ بشكل متزايد مع انخفاض الارتفاع عن السطح ، حيث يصل النسيم بالكاد إلى سرعة 2.8 م / ث (10 كم / ساعة أو 6.2 ميل في الساعة) على السطح. بالقرب من القطبين توجد هياكل مضادة للدوامات تسمى الدوامات القطبية. كل دوامة ذات عينين وتظهر نمطًا مميزًا للسحب على شكل حرف S. يوجد أعلاه طبقة وسيطة من الغلاف الجوي الذي يفصل طبقة التروبوسفير عن الغلاف الحراري. يتميز الغلاف الحراري أيضًا بالدوران القوي ، ولكنه يختلف تمامًا في طبيعته ، حيث تهاجر الغازات المسخنة والمتأينة جزئيًا بأشعة الشمس في نصف الكرة الأرضية المضاء بنور الشمس إلى نصف الكرة الأرضية المظلمة حيث تتحد وتتجمع أسفل الأرض. على عكس الأرض ، يفتقر كوكب الزهرة إلى مجال مغناطيسي. يفصل غلافه الأيوني الغلاف الجوي عن الفضاء الخارجي والرياح الشمسية. تستبعد هذه الطبقة المتأينة المجال المغناطيسي الشمسي ، مما يمنح كوكب الزهرة بيئة مغناطيسية مميزة. يعتبر هذا الغلاف المغناطيسي الناجم عن كوكب الزهرة. الغازات الأخف ، بما في ذلك بخار الماء ، تنفجر باستمرار بواسطة الرياح الشمسية من خلال الذيل المغناطيسي المستحث. من المتوقع أن الغلاف الجوي لكوكب الزهرة قبل حوالي 4 مليارات سنة كان أشبه بغلاف الأرض مع وجود ماء سائل على سطحه. قد يكون تأثير الدفيئة الجامح ناتجًا عن تبخر المياه السطحية والارتفاع اللاحق لمستويات غازات الدفيئة الأخرى. على الرغم من الظروف القاسية على السطح ، فإن الضغط الجوي ودرجة الحرارة عند حوالي 50 كم إلى 65 كم فوق سطح يشبه الكوكب كوكب الأرض تقريبًا ، مما يجعل غلافه الجوي العلوي هو أكثر منطقة شبيهة بالأرض في النظام الشمسي ، حتى أكثر من سطح المريخ. نظرًا للتشابه في الضغط ودرجة الحرارة وحقيقة أن الهواء القابل للتنفس (21٪ أكسجين ، 78٪ نيتروجين) هو غاز رفع على كوكب الزهرة بنفس الطريقة التي يعتبر بها الهيليوم غاز رفع على الأرض ، فقد تم اقتراح الغلاف الجوي العلوي باعتباره موقع للاستكشاف والاستعمار.

كانت مركبة ماجلان الفضائية عبارة عن مسبار فضاء آلي يبلغ وزنه 1035 كيلوجرام (2282 رطل) أطلقته وكالة ناسا الأمريكية في 4 مايو 1989 ، لرسم خريطة لسطح كوكب الزهرة باستخدام رادار ذي فتحة اصطناعية وقياس مجال الجاذبية الكوكبي.

كان مسبار ماجلان أول مهمة بين الكواكب يتم إطلاقها من مكوك الفضاء ، وأول مهمة تستخدم معزز المرحلة العليا بالقصور الذاتي ، وأول مركبة فضائية تختبر الكبح الجوي كوسيلة لتدوير مدارها. كانت ماجلان خامس مهمة ناجحة لوكالة ناسا إلى كوكب الزهرة ، وأنهت فجوة استمرت أحد عشر عامًا في عمليات إطلاق المسبار بين الكواكب الأمريكية.