A atmosfera de Vênus é a camada de gases que envolve Vênus. É composto principalmente de dióxido de carbono supercrítico e é muito mais denso e quente que o da Terra. A temperatura na superfície é de 740 K (467 C, 872 F), e a pressão é de 93 bar (1.350 psi), aproximadamente a pressão encontrada a 900 m (3.000 pés) debaixo d'água na Terra. A atmosfera venusiana suporta nuvens opacas de ácido sulfúrico, tornando impossível a observação orbital e baseada na Terra óptica da superfície. As informações sobre a topografia foram obtidas exclusivamente por imagens de radar. Além do dióxido de carbono, o outro componente principal é o nitrogênio. Outros compostos químicos estão presentes apenas em pequenas quantidades. Além das camadas superficiais, a atmosfera está em um estado de circulação vigorosa. A camada superior da troposfera exibe um fenômeno de super-rotação, em que a atmosfera circunda o planeta em apenas quatro dias terrestres, muito mais rápido do que o dia sideral do planeta de 243 dias. Os ventos que suportam a super-rotação sopram a uma velocidade de 100 m/s (360 km/h ou 220 mph) ou mais. Os ventos se movem a até 60 vezes a velocidade de rotação do planeta, enquanto os ventos mais rápidos da Terra têm apenas 10% a 20% da velocidade de rotação. Por outro lado, a velocidade do vento torna-se cada vez mais lenta à medida que a elevação da superfície diminui, com a brisa mal atingindo a velocidade de 2,8 m/s (10 km/h ou 6,2 mph) na superfície. Perto dos pólos estão estruturas anticiclônicas chamadas vórtices polares. Cada vórtice tem dois olhos e mostra um padrão característico de nuvens em forma de S. Acima há uma camada intermediária de mesosfera que separa a troposfera da termosfera. A termosfera também é caracterizada por uma forte circulação, mas muito diferente em sua natureza – os gases aquecidos e parcialmente ionizados pela luz solar no hemisfério ensolarado migram para o hemisfério escuro onde se recombinam e descem. Ao contrário da Terra, Vênus não possui um campo magnético. Sua ionosfera separa a atmosfera do espaço sideral e do vento solar. Esta camada ionizada exclui o campo magnético solar, dando a Vênus um ambiente magnético distinto. Esta é considerada a magnetosfera induzida de Vênus. Gases mais leves, incluindo vapor de água, são continuamente soprados pelo vento solar através da cauda magnética induzida. Especula-se que a atmosfera de Vênus até cerca de 4 bilhões de anos atrás era mais parecida com a da Terra com água líquida na superfície. Um efeito estufa descontrolado pode ter sido causado pela evaporação das águas superficiais e consequente elevação dos níveis de outros gases de efeito estufa. o planeta é quase o mesmo que a Terra, tornando sua atmosfera superior a área mais parecida com a Terra no Sistema Solar, ainda mais do que a superfície de Marte. Devido à semelhança de pressão e temperatura e ao fato de que o ar respirável (21% oxigênio, 78% nitrogênio) é um gás de elevação em Vênus da mesma forma que o hélio é um gás de elevação na Terra, a atmosfera superior foi proposta como um local para exploração e colonização.

A espaçonave Magellan era uma sonda espacial robótica de 1.035 kg (2.282 lb) lançada pela NASA dos Estados Unidos, em 4 de maio de 1989, para mapear a superfície de Vênus usando radar de abertura sintética e medir o campo gravitacional planetário.

A sonda Magellan foi a primeira missão interplanetária a ser lançada a partir do ônibus espacial, a primeira a usar o propulsor Inertial Upper Stage e a primeira espaçonave a testar a aerofrenagem como método de circularização de sua órbita. Magellan foi a quinta missão bem-sucedida da NASA a Vênus e encerrou uma lacuna de onze anos nos lançamentos de sondas interplanetárias dos EUA.