Magellan war die erste Sonde, die nicht mit einer Rakete, sondern mit einem Space Shuttle ins All gestartet wurde. Am 4. Mai 1989 brachte die Raumfähre Atlantis die Sonde auf einen niedrigen Orbit um die Erde. Um von diesem zur Venus starten zu können benutzte Magellan als erste interplanetare Sonde das von Boeing entwickelte Inertial Upper Stage (IUS). Dies war der Auftakt einer 15-monatigen Reise zur Venus.
Benannt wurde die Sonde nach dem im 16. Jahrhundert lebenden portugiesischen Forscher Ferdinand Magellan, welcher als erster die Erde umsegelt hat.
Die Magellan Sonde war insgesamt 4,6 m lang und besaß eine 3,7 m lange Antenne. Zusammen mit dem Treibstoff hatte die Sonde ein Startgewicht von 3.460 kg.
Magellan erreichte die Venus am 10. August 1990, wo die Sonde in eine große elliptische Umlaufbahn um den Planeten einschwenkte. Es war die erste Mission, wo man das "aerobreaking" Manöver einsetzte, bei dem die Atmosphäre eines Planeten zum Steuern oder Verlangsamen einer Sonde benutzt wird. In diesem Fall benutzte man das Verfahren, um auf eine kreisförmige Umlaufbahn einschwenken zu können.
Während ihrer Mission wurde 98% der Oberfläche kartografiert, so dass es den Wissenschaftlern möglich war, eine dreidimensionale Karte der Venusoberfläche zu erstellen. Außerdem wurde eine globale Karte der Gravitationsfelder der Venus erstellt. Des Weiteren entdeckte man, dass die gegenwärtige Oberfläche der Venus relativ jung ist. Schätzungen ergaben, dass sie gerade einmal 500 Millionen Jahre alt ist und dass sich das Antlitz der Venus wahrscheinlich durch gewaltige Vulkanausbrüche änderte.
Überraschenderweise entdeckte man auch, dass es, anders als auf der Erde, keine Anzeichen für Plattentektonik gibt, daraus schließen die Wissenschaftler, dass sich der Innere Aufbau der Venus stark von der Erde unterscheiden muss.
Am 11. Oktober 1994 trat die Sonde Magellan in die Venusatmosphäre ein und wurde durch den dort herrschenden Druck, wie geplant, zerstört.