水手1/2号金星探测器

1962年7月22日，水手1号发射，重203.6kg，目标金星飞越，探测金星红外辐射，太阳等离子体，微流星，磁力扰动和带电粒子。在发射过程中，在宇宙神与阿金纳上面级分离的前几秒，宇宙神火箭偏离航向，被指挥员下令引爆。后事故调查发现，问题在火箭的制导软件，在输入程序时少打了一个横杠，导致自动驾驶仪调用的是瞬时速度而非原来的平均速度。

1962年8月27日，水手2号发射，作为1号的备份星，几乎与1号一样。在巡航过程中，除辐射探测器外，其它仪器均正常工作。在驶向金星时，曾一度因为太空悬浮粒的撞击而失控。最后于1962年12月14日距金星34773km处飞越，探测了金星大气构造，拍摄金星全景地图。于1963年1月3日失联。

           水手3/4号火星探测器

1964年11月5日，水手3号在8min后由宇宙神-阿金纳火箭送入地球停泊轨道，23.32min后，阿金纳上面级二次点火，但点火结束后，探测器所具备的能量不足以到达火星。调查后发现，NASA为了减轻质量，采用蜂窝状玻璃纤维代替金属作为整流罩材料，但并没有经过充分的测试，结果火箭没能按照预期程序分离。这导致结构质量增大，而且探测器无法展开太阳能电池板。地面控制小组立即命令探测器进入故障模式，关闭科学设备来减少能量损耗，并不断点燃探测器上的发动机试图使整流罩分离，但都没取得成功。发射后8h43min，探测器蓄电池用完，美国首个飞行火星的任务失败

1964年11月28日，水手4号由同样的宇宙神-阿金纳火箭发射，在阿金纳上面级第一次点火后，探测器上面级组合体成功进入188km的近圆停泊轨道。在32.25min的滑行，地面发出指令使阿金纳上面级二次点火96s进入地火转移轨道。星箭分离后，太阳能帆板展开，星跟踪器被激活，进行对日定向，并搜索老人星提供导航。一旦搜索到老人星，探测器就进入巡航模式。

根据计划，第一次中途修正将在1964年12月4日进行。然而在当天，星敏感器无法锁定目标恒星老人星，中途修正被推迟。地面控制人员最终确认了故障原因，原来是一粒针尖大小的灰尘悬浮在星敏感器镜头前，在太阳照射下十分明亮，因此星敏感器锁定跟踪了灰尘。最终在地面人员干预下成功排除了故障。推迟一天后，第一次中途修正顺利完成，发动机点火20.07s，产生速度增量16.7m/s。在巡航段中，离子腔室的盖革计数器在纪录了几次太阳耀斑后故障，完全停止了功能。

1965年7月15日，水手4号到达火星近火点离火星地表12322km。拍摄了21张火星地表照片，并用无线电掩星试验初步确定了大气环境和组成。

            水手5号金星探测器

水手5号重244kg，于1967年6月14日发射，10月17日到达金星近拱点(3990km)，成功探测并传回金星大气层数据。

             水手6/7号火星探测器

水手6/7号是水手系列中第一次使用宇宙神-半人马火箭发射的，半人马低温上面级比阿金纳上面级有更大的有效载荷能力。

1969年2月24日，水手6号发射，火箭采用单次点火模式将探测器送入轨道。起飞15s后程序转弯，152s后助推器发动机关闭并分离。高度133.6km，速度3711.9m/s时，整流罩被抛弃，随后一二级分离。二级点火7min15s，以11016.7m/s的速度送入地火转移轨道。随后太阳能板展开，对日定向，星敏感器锁定老人星。

水手7号于1969年3月27日发射，动作序列与6号类似。

1969年3月1日 水手6号第一次中途修正，发动机工作5.35s。4月20日，发生一次小的意外事件，星敏感器丢失了老人星，并锁定了大麦哲伦星云中最亮的点，最后故障解除。

1969年4月8日，水手7号第一次中途修正，点火7.6s，速度增量4m/s。不再锁定老人星，重新搜索新恒星——天狼星。

水手6/7号在巡航过程中都遇到了无线电故障，发射信号强度减弱。接收机敏感度下降，推测是温度过低所致。到任务后期无线电发射机神秘自锁，原因不明。发射机转换功率状态，随后灵敏度恢复。

飞越过程可分为远距离相遇，近距离相遇，掩星和数据回传四个阶段。远距离相遇前，计算机命令科学载荷，数据记录系统和扫描平台开机，并开始预热。在远/近距离相遇中，高分辨率窄视场相机和红外光谱仪等等仪器开始工作。掩星过程中，无线电系统工作，获取火星大气数据。随后开始数据回传，回传完成后探测器进入巡航模式。

水手6号到达近火点(3431km后)传回57张照片。

水手7号在近距离相遇前与跟踪站失去联系，初步猜测一个微流星撞击了探测器。在到达近火点(3430km)前，冷却气体泄露导致速度增加8~50cm/s。

飞越火星后，探测器转到巡航模式，验证通讯性能和验证爱因斯坦的广义相对论。