В полете с "Венерой-9" и "Венерой-10" было проведено две коррекции траектории. За двое суток до подлета к Венере от космических станций были отделены спускаемые аппараты.

22 октября 1975 года спускаемый аппарат станции "Венера-9" вошел в атмосферу планеты под углом 20-23њ. После спуска - сначала на парашюте, а затем с помощью тормозного аэродинамического щитка - СА совершил мягкую посадку на освещенной Солнцем, но невидимой с Земли стороне Венеры. В ходе спуска проводились научные измерения атмосферы, в том числе облачного слоя, которые сразу же передавались на орбитальный аппарат. Спустя 2 минуты после посадки начиналась передача телевизионной панорамы. Это были первые в мире фотографии, переданные с поверхности другой планеты.

Изображение получалось в видимых лучах с помощью телефотометра - системы, по принципу действия напоминающей механическое телевидение. Место посадки "Венеры-9" представляло собой россыпь довольно крупных камней. Возраст поверхности такого типа не может быть большим (106-107 лет) и, следовательно, Венера является геологически активной планетой. На станции "Венера-9" и "Венера-10" были установлены приборы для измерения плотности поверхностных пород и содержания в них естественных радиоактивных элементов. В местах посадки "Венеры-9" и "Венеры-10" плотность близка к 2,8 а/см3, а по уровню содержания радиоактивных элементов можно заключить, что эти породы близки по составу к базальтам - наиболее широко распространенным изверженным породам земной коры. Передача информации со спускаемого аппарата длилась 53 минуты.

Орбитальный аппарат "Венеры-9", затормозившись в перицентре подлетной траектории, вышел на орбиту искусственного спутника Венеры с периодом ~ 48 часов.

23 октября 1975 года произошло разделение орбитального и спускаемого аппарата станции "Венера-10" и увод орбитального отсека на пролетную траекторию.

25 октября 1975 года спускаемый аппарат автоматической станции "Венера-10" совершил мягкую посадку на освещенной стороне планеты в 2200 км от точки посадки "Венеры-9". В местах посадки СА температура и давление у поверхности составили 460њС и 90 атм. Со спускаемого аппарата на Землю были переданы телевизионные изображения поверхности Венеры. Время работы СА на поверхности Венеры составило 65 минут. Орбитальный отсек станции "Венера-10" тем временем также вышел на орбиту вокруг Венеры.

После отделения СА космические аппараты были переведены на пролетные траектории, а затем выведены на орбиты искусственных спутников планеты. Для передачи научной информации была реализована необходимая баллистическая схема, обеспечившая требуемое пространств, взаимное положение орбитального отсека и СА. Информация, полученная каждым СА, передавалась на свой орбитальный модуль, ставший к этому времени ИСВ, и ретранслировалась на Землю.

Оба орбитальных аппарата после завершения работы со спускаемыми аппаратами провели комплексные исследования планеты Венера и околопланетного пространства, включая фотографирование облачного покрова.

Результаты полета

Впервые были переданы панорамные телевизионные изображения с другой планеты, На панорамах, составленных из телевизионных изображений, переданных со спускаемого аппаратов "Венеры-9" и "Венера-10", видны выходы коренных пород; развалы камней могут быть результатом смещений в коре и служить подтверждением тектонической активности на Венере.

На спускаемых аппаратах измерены плотность, давление, температура атмосферы, количество водяного пара, проведены нефелометрические измерения частиц облаков, измерения освещенности в различных участках спектра. Для измерений характеристик грунта помимо гамма-спектрометра использовался радиационный плотномер.

"Венера-9" и "Венера-10" измерили освещенность у поверхности. Эти измерения показали, что 5-10% солнечной энергии достигает поверхности планеты в виде излучения, рассеянного облаками. Искусственные спутники позволили получить телевизионные изображения облачного слоя, распределение температуры по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты, провести исследования водородной короны, многократное радиопросвечивание атмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы. Большое внимание привлекло обнаружение гроз и молний в слое облачности на планете. Данные оптических измерений показали, что энергетические характеристики венерианских молний в 25 раз превосходят параметры земных молний.

Главными достижениями межпланетных станций "Венера-9" и "Венера-10" стали: