Галилео е изучавал атмосферата, магнитосферата и спътниците на Юпитер. Основната мисия приключи две години след пристиганета на сондата, което бе през декември 1995 г. Тогава започна двугодишната мисия Галилео Европа, която включваше 14-месечно изучаване на луната Европа и серия прелитания в близост до луната Йо.

Галилео е притежател на много и забележителни първи места. Първия апарат заснел астероид; заснел спътник на астероид; използвал сонда за направата на преки измервания в атмосферата на Юпитер; направил дългосрочни наблюдения на Юпитер и на магнитосферата и спътниците му. Също така и единствения апарат наблюдавал повече от двадесетте фрагмента на кометата Шумейкър-Леви, сблъскали с Юпитер през 1994 г.

Галилео се състои от орбитална част и атмосферна сонда. Масата на орбиталната част е 2 223 kg. Тази част носи десет научни инструмента. Атмосферната сонда тежи 339 kg и носи шест научни инструмента.

Екипажа на совалката Атлантис (мисия STS-34) запусна Галилео на 18 октомври 1989 г.

Галилео направи три гравитационни маневри за да се придвижи към Юпитер. Една в гравитационното поле на Венера и две в това на Земята. Тази фаза на мисията трая 38 месеца и завърши на 8 декември 1992 г.

Галилео прелетя в близост до два астероида. Първият бе Гаспра, чиито близки снимки са първите такива на астероид. През август 1993 г. прелетя покрай Ида, около която откри първия астероиден спътник.

Високоскоростната антена на апарата трябваше да се включи през април 1991 г., но за съжаление се получи повреда, което принуди наземния контрол да използва нискоскоростната антена за да получава данни. За да се ускори трансфера бяха направени множество подобрения на действието на комуникационните връзки и бе разработен алтернативен начин за изпращане на данни чрез използването на бордова обработка и компресия.

На 13 юли 1995 г. Галилео направи първата си обиколка около Юпитер. Атмосферната сонда бе запусната и достигна до целта си на 7 декември.

Информацията, събрана от атмосферната сонда, доведе до откриването на силни гръмотевични бури на Юпитер. Бури по-силни от земните и причинени от вертикалната циркулация на вода в горните слоеве на атмосферата.

Орбиталната част направи други важни открития. Сега се знае, че Ганимед има собствено магнитно поле. Установи се, че някои от вулканите на Йо са по-горещи от земните. Оказа се, че е възможно да има океани под повърхността на Европа и Калисто.

Галилео бе проектиран, построен и управляван от Лабораторията по реактивно задвижване. Атмосферната сонда бе разработена от Научно-изследователския център Еймс, а доставчикът бе компнията Хюс. Германското правителство осигури задвижващата система на Галилео, а също така и два научни инструмента. Допълнително участи взеха още шест страни.