１９５８年１０月の１号から１９７３年４月の１１号まで、ＮＡＳＡが打ち上げた１１機の探査機よるミッションのことである。月のフライバイを目的とした、月探査機パイオニア１号から３号はいずれも失敗に終わった。１９５９年３月に打ち上げられたパイオニア４号が、初めて地球の重力圏の離脱に成功して月のフライバイを行った。パイオニア５号から９号は、人工衛星となって惑星間空間の観測を行なった。

　画期的であったのはパイオニア１０号と１１号で、いずれも内部太陽系を離脱した最初の惑星探査機となった。１９７２年３月３日打ち上げられたパイオニア１０号は、１９７３年１２月３日に木星に接近した。木星が液体水素からなる巨大なガスの球であることを発見したのは、パイオニア１０号である。１９７３年４月５日打ち上げられた１１号は、１９７４年１２月３日に木星を通過して、１９７９年９月１日に、土星から２万１０００ｋｍの距離を初めて接近通過した。両探査機の接近飛行で、木星と土星の素晴らしい画像が得られた。また、木星や土星の磁場に捉えられた太陽風（太陽のコロナから流れ出る高エネルギーの荷電粒子）に含まれるプロトン電子が、パイオニア１０号と１１号の搭載科学機器に及ぼした影響の測定で得られたデータは、その後のボイジャー・ミッションに非常に役立った。