Pierwsza radziecka sonda wysłana pomyślnie ku Wenus w oknie startowym 1967 roku, jej lądownik po raz pierwszy dokonał bezpośrednich pomiarów w atmosferze planety.
12 czerwca 1967 r. rakieta Mołnia wyniosła sondę o masie 1106 kg na trajektorię międzyplanetarną. Wieniera-4 posiadała kulisty lądownik o średnicy 1 m i masie 383 kg. Wyposażono go w aparaturę do pomiaru parametrów atmosfery oraz 2 nadajniki radiowe - po wejściu w atmosferę sonda macierzysta ulegała bowiem zniszczeniu i sygnały musiały dotrzeć na Ziemię bezpośrednio z lądownika. Konstruktorzy sondy spodziewali się, że lądownik będzie funkcjonował także po osiągnięciu powierzchni. Wedle ówczesnej wiedzy planetologicznej przygotowano go nawet do wodowania w oceanie - prosty w konstrukcji "zamek cukrowy" miał uwolnić antenę, by unosiła się nad falami.
18 października 1967 r. Wieniera-4 weszła w atmosferę planety po jej nocnej stronie, jednocześnie oddzielił się od niej lądownik. Gdy hamowanie aerodynamiczne zmniejszyło prędkość opadania  z 10,7 km/s do 300 m/s, uruchomiony został system spadochronowy i rozpoczęły się pomiary parametrów atmosfery. Trwające 96 min. opadanie na spadochronie zakończyło się zniszczeniem aparatury lądownika na wysokości 26 km nad powierzchnią - konstruktorzy nie spodziewali się tak wysokiego ciśnienia i temperatury atmosfery. Mimo to misja Wieniery-4 była jednym z największych sukcesów w radzieckich badaniach planetarnych lat 60.