Pierwsza radziecka sonda Wenus nowej generacji, jej lądownik po raz pierwszy przekazał zdjęcia powierzchni planety, a człon macierzysty stał się pierwszym sztucznym satelitą Wenus.

8 czerwca 1975 r. czterostopniowa rakieta Proton wyniosła sondę o masie 4936 kg i skierowała ją na trajektorię międzyplanetarną.
Lądownik Wieniery-9 o masie 1560 kg (wraz z kulistą osłoną) wyposażono po raz pierwszy w dwie kamery panoramiczne, a  także spektrometr gamma do pomiaru zawartości pierwiastków promieniotwórczych (izotopów potasu, uranu i toru) w gruncie.
20 października 1975 r. Wieniera-9 będąca na kursie kolizyjnym z Wenus oddzieliła lądownik, który 22 października 1975 r. wpadł do atmosfery planety po jej dziennej stronie, sama zaś przy pomocy własnego silnika hamującego wykonała manewr omijający i weszła na wydłużoną orbitę wokół Wenus (1510 x 112 200 km, i = 34° 10', T = 48h 18m).  Człon macierzysty wyposażono w kamery do fotografowania atmosfery planety, ale jego głównym zadaniem był odbiór sygnałów z lądownika i przekaz na Ziemię.
Wtargnięcie lądownika do atmosfery nastąpiło pod kątem 20,5°. Po wyhamowaniu wskutek oporu aerodynamicznego do prędkości 250 m/s (na wys. 65 km) wyrzucony został pierwszy spadochron. Po obniżeniu prędkości do 150 m/s odrzucona została górna półkula osłony, rozwijały się spadochrony hamujące i włączała aparatura do badania warunków atmosferycznych. Kiedy prędkość opadania zmalała do 50 m/s odrzucona została dolna część osłony i rozwijały się spadochrony główne. Umożliwiały one powolne opadanie przez warstwę obłoków dla zbadania ich składu chemicznego. Od wysokości 50 km nad powierzchnią lądowanie było znowu przyspieszane (przez odrzucenie spadochronów głównych), by aparatura nie uległa przegrzaniu w gorącej atmosferze, zanim lądownik nie  dotrze do powierzchni. Hamowanie na ostatnim etapie lądowania, a także właściwą pozycję zapewniał metalowy pierścień przytwierdzony do górnej części lądownika. W dolnej części umieszczono natomiast pierścień amortyzujący zetknięcie z gruntem.
Lądownik osiadł w centrum półkuli dziennej (13.12 czasu miejscowego), na 32° północnej szerokości afrograficznej. Przekazał połowę panoramy (druga kamera nie zadziałała) przedstawiającą wyraźny obraz usianej kamieniami równiny. Naturalne oświetlenie powierzchni wynoszące 14 tys. luksów było całkowicie wystarczające, zastosowany reflektor okazał się niepotrzebny. Dokonano także pomiaru zawartości promieniotwórczych izotopów potasu, uranu i toru - wynik wskazywał tym razem na obecność skał bazaltowych. Dzięki uprzedniemu wychłodzeniu lądownik działał na powierzchni przez 53 min.
Misja Wieniery-9 oraz bliźniaczej Wieniery-10 stała się jednym z największych osiągnięć radzieckich w badaniach planetarnych lat 70.