对月球和月球以外的天体和空间进行探测的无人航天器称为“深空探测器”，又称“空间探测器”，包括月球探测器、行星和行星际探测器、太阳探测器等。探测的主要目的是了解太阳系的起源、演变和现状；通过对太阳系内的各主要行星的比较研究，进一步认识地球环境的形成和演变；了解太阳系的变化历史；探索生命的起源和演变。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样探测，开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。探测器离开地球时必须获得足够大的速度才能克服或摆脱地球引力，实现深空飞行。
探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道运行，就可能与目标行星相遇，或者增大速度以改变飞行轨道，可以缩短飞抵目标行星的时间。例如，美国“旅行者2号探测器”的速度比双切轨道所要求的大0.2千米/秒，到达木星的时间就缩短了将近四分之一。
深空探测器除自身的结构、服务等分系统，也有为完成任务而装备的有效载荷。深空探测器与人造卫星同属于无人航天器，在技术上有许多相同的地方，但也有其自身的特点和要求。在能源方面，由于它远离太阳，很难再依靠太阳能保证有效载荷正常工作，因此多采用核能产生电能。在通信方面，由于离地球距离更远，要求通信系统的可靠性更高。
在控制和导航方面，深空探测器飞离地球几十万到几亿千米，速度大小和方向稍有误差，到达目标行星时就会出现很大偏差。因此就需要更加先进可靠的精确控制和导航系统。有的探测器还具有自主姿态控制能力。
