5 دسامبر 1973، فضاپیمای پایونیر 10 ایالات‌متحده از 130,354 کیلومتری مشتری عبور کرد.

پروژه پایونیر که شامل دو مأموریت مهم پایونیر 10 و پایونیر 11 می‌شد، برای اکتشافات میان‌سیاره‌ای طراحی شده‌ بود. این دو کاوشگر وظیفه کاوش سیارات بیرونی منظومه شمسی مانند مشتری و زحل را داشتند.

در حین عبور، فضاپیما اولین تصاویر نزدیک از سیاره را گرفت، کمربندهای تشعشعی شدید مشتری را ترسیم کرد، میدان‌های مغناطیسی سیاره را مشخص کرد و کشف کرد که مشتری عمدتاً یک سیاره گازی است.

پس از گذر از کنار مشتری، پایونیر 10 مناطق بیرونی منظومه شمسی را کاوش کرد. همچنین ذرات پرانرژی خورشید (باد خورشیدی) و پرتوهای کیهانی واردشده‌ منظومه شمسی را مطالعه کرد. در طول این مأموریت، از ابزارهای داخل هواپیما برای مطالعه کمربند سیارک‌ها، محیط اطراف مشتری، باد خورشیدی، پرتوهای کیهانی و درنهایت دوردست‌های منظومه شمسی و هلیوسفر استفاده شد.

این فضاپیما به انجام تحقیقات علمی ارزشمند در نواحی بیرونی منظومه شمسی ادامه داد تا اینکه مأموریت علمی آن در 31 مارس 1997 به پایان رسید.

ارتباطات رادیویی با فضاپیما در 23 ژانویه 2003 به‌دلیل ازدست‌رفتن‌ توان الکتریکی فرستنده رادیویی آن در فاصله 12 میلیارد کیلومتری از زمین قطع شد.