人们早就正确地判断金星表面有着浓厚的大气，但大气的主要成分是什么，浓厚云层底下隐藏着什么秘密，人们对此充满着幻想。虽然金星比地球距离太阳近，但被大气反射掉的阳光也比较多，所以以往有人认为金星表面的温度可能和地球差不多，也许有生命存在，甚至是一个鸟语花香的世界。随着地面观测手段日益完善，以及空间技术的发展，特别是近30年来，有18个探测器先后飞越金星或者成为金星的人造卫星，有17个探测器软着陆在金星表面上。1989年，由航天飞机释放的“麦哲伦号”金星探测器，已围绕金星飞行了15018周，并用合成孔径雷达透过金星上空厚达几十千米的浓云，对金星98％的地貌进行了长达5年的测绘，绘编出分辨率达0.25千米的金星地形图。“麦哲伦”探测器于1994年落入金星大气层，它所发回的数据超过以往所有空间探测器发回数据的总和，被公认为是迄今最成功的空间项目。人们终于揭开了“维纳斯”的面纱，获得关于金星的基本知识。
金星大气密度几乎是地球大气的100倍。在金星表面上，大气压为地球表面大气压的90倍，相当于地球上海深1千米处的压力。金星大气中CO2的含量占97％以上，此外还有极少量的CO2、SO2等。我们知道CO2可以让可见光透过，但能阻挡红外光。金星大气把3/4的阳光反射出去，其余的穿越大气，到达金星表面，并把它烤热。受热的金星表面将发出红外线，而红外线又不能透过以CO2为主的大气，所以CO2大气像一层厚棉被那样把热量包住了，这就是CO2的温室效应。地球大气中的CO含量只有约0.05％，由此引起的温室效应已引起世人的关注。金星大气中的CO2是如此之多，由此产生的温室效应的强烈程度是十分可怕的。1985年，前苏联“韦加”1号和2号探测器向金星大气释放2只气球，在离金星表面53～54千米的高空漂浮。科学家对它进行了持续46小时的跟踪，从而得知金星表面温度高达465～485℃，而且没有昼夜、季节、地区间的差别。在这样高的温度下，金星表面找不到一滴液态水，就连锡、铅、锌之类的低熔点金属也熔化了。硫、氯、氟等元素从被烤得发焦的岩石中逸出，形成硫酸、盐酸和氢氟酸气体。离金星表面30～70千米高处密布着厚几十千米的浓云，但不是水滴或冰晶，而是由硫酸滴组成的云。在高30千米上下则是浓硫酸雾层。再往下，大气则异乎寻常的清晰。从许多宇宙飞船发回的照片来看，金星的天空带有橙色，大气中存在激烈的湍流，还有强烈的雷电现象，有人推算金星上的风速约达0.1千米／秒。金星大气的温度随高度变化很大，金星云层顶部的温度为-23℃，云层顶部与金星表面的温差可达500℃。现在还不清楚CO2是通过什么途径使金星大气上层降温。另一奇怪的现象是，金星两极温度反而比赤道地区温度高5℃，这与地球上的温度情况恰恰相反。这可能是由于金星自转慢，科里奥利力小，大气流动偏转小，结果造成赤道地区的大气受太阳直射，温度升高后上升流向两极的单极循环所致。
金星成为太阳系中温度最高的行星，而且它的温度常高不下，几乎不受昼夜、四季、纬度变化的影响。这样一个高温、闷热、令人窒息的世界，实在令人瞠目结舌。