Еще в начале 1960-х гг. человечество практически ничего не знало о Венере. Было известно, что по размерам и массе она напоминает Землю, а ее поверхность постоянно скрыта густыми облаками. Первая попытка отправить станцию ко второй планете была предпринята СССР в феврале 1961 г. и была неудачной. Космическая техника тех лет была еще крайне сырой, а важный опыт добывался путем проб и ошибок. В общей сложности в период с 1961 по 1965 годы СССР предпринял одиннадцать попыток отправить автоматические аппараты к Венере. Лишь трем из них в итоге удалось преодолеть земное тяготение и отправиться к цели. Они получили обозначение «Венера-1», «Венера-2» и «Венера-3». К сожалению, все три аппарата вышли из строя еще до того, как смогли передать какие-либо данные о планете. Эксперименты продолжались. И только космический аппарат «Венера-8» совершил мягкую посадку на планету Венера и передал радиоинформацию об атмосфере этой планеты на Землю.

22 июля 1972 года, через 117 суток после старта, станция «Венера-8» достигла окрестностей планеты Венера. В 11 часов 37 минут спускаемый аппарат вошёл в атмосферу Венеры. Во время аэродинамического торможения скорость спускаемого аппарата относительно планеты уменьшилась с 11,6 км/с до 250 м/с.

Тормозной парашют спускаемого аппарата был введён в действие на высоте 55 км над поверхностью планеты. Спуск на парашюте продолжался 55 минут. Спускаемый аппарат приземлился в 12 часов 32 минуты в точке с координатами 10.7° ю. ш. 335.25° в. д. Посадка состоялась на освещённой стороне на расстоянии 500 км от утреннего терминатора. Скорость спускаемого аппарата во время касания поверхности составила 8,3 м/с. Телеметрическая информация передавалась в течение всего спуска и в течение 50 минут после посадки. Были получены следующие параметры окружающей среды на поверхности планеты Венера: температура — 470±8 °C, давление — 90±1,5 атмосферы. Эти значения подтвердили данные, полученные предыдущей станцией — «Венера-7». Освещённость на поверхности при угле Солнца 5,5° составляет 350±150 люкс, что примерно соответствует освещенности на Земле в пасмурный день. Измерения освещённости показали, что нижний слой облаков находится достаточно высоко над поверхностью, и атмосфера достаточно прозрачна ниже облаков, так что на поверхности Венеры возможна фотосъёмка.

Проводились также измерения радиальной составляющей скорости по доплеровскому изменению сигнала. По её изменениям проведены оценки скорости ветра в атмосфере Венеры: 50-60 м/с на высоте 50 км и 0-2 м/с на высотах 0-11 км. Измерения свидетельствуют о наличии широтного ветра, направленного от терминатора на дневную сторону, то есть в направлении собственного вращения планеты.

По измерениям мощности отраженных от поверхности радиоволн, излучавшихся бортовым радиовысотомером, получены оценки диэлектрической проницаемости и плотности грунта. Результаты измерений позволяют сделать вывод, что в районе места посадки СА поверхностный слой планеты является достаточно рыхлым, с плотностью грунта 1,4 г/см3.

С помощью гамма-спектрометра, регистрировавшего интенсивность и спектральный состав естественного гамма-излучения, были проведены первые определения характера пород планеты Венера по содержанию в них естественных радиоактивных элементов (калия, урана, тория), как на этапе спуска, так и после посадки. По содержанию радиоактивных элементов и по их соотношению венерианский грунт напоминает земные гранитные породы.

Программа полёта станции «Венера-8» была выполнена полностью.