1967年6月12日，苏联发射了“金星4号”探测器，同年10月18日进入金星大气层。“金星4号”的着陆舱直径1米，重383公斤，外表包着一层很厚的耐高温壳体，设计极限压强为25个大气压。着陆舱进入大气层后展开降落伞，在降落伞的作用下缓慢下落，探测数据及时发送到轨道舱，然后返回地球。当着陆舱下降到距离金星表面为24.96公里时，信号停止发射，估计是着陆舱被金星的高气压压扁而损毁了。

调查金星大气的组成主要是二氧化碳、几个百分点的氮气以及不到百分之一的氧气；另外，外层大气很少氢气且没有氧气。且金星仅拥有弱磁场而且没有辐射场，最重要的是金星表面温度极高，大气层浓厚。

金星4号探测器高3.5米、太阳能电池板可以延伸至4米宽，面积有2.5平方米金星胶囊运载器携带了磁力计、宇宙射线探测计、氢气与氧气检测器、带电粒子陷阱。在渐渐靠近金星时开始利用自身燃料减速，并利用金星大气进行刹车，距离金星表面24.96公里时释放降落伞系统，金星胶囊也开始运作。金星胶囊运载器的最末端有一具液体燃料推进器，可以在金星4号运行的过程中做修正；金星胶囊释放了两枚温度计、一个气压表、无线电高度计、大气密度计以及11台气体分析仪。并透过DM波来操作两台无线电发射器。新一代的金星胶囊使用新的材料，可以承受摄氏11000度的高温，比任何早于金星4号发射的探测器都还要高。由于当是对金星的了解甚少，所以金星胶囊仅被加压到25个大气压。另外也考虑了可能浮在水面上的情况，所以胶囊的锁使用了糖做为原料；降落伞也被设计可以耐摄氏450度的高温。

与金星4号完全相同的姊妹船于1967年6月17日发射，但末端节失效，探测器滞留于低地球轨道，所以被称为宇宙167号或是金星5A号。1967年10月18日，金星胶囊运载器到达金星，并开始下降，但由于高度计出了问题，金星胶囊在24.96公里高空被释放，所以金星胶囊未能传送科学数据，以上数据均由金星胶囊运载器所测得，而且金星3号~金星6号都不能承受金星表面的大气压力。第一台成功着陆并回传科学数据的探测器是金星7号。