Im Vergleich zu den inneren Planeten bestehen die großen Planeten des äußeren Sonnensystems (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun) überwiegend aus verschiedenen Gasen (hauptsächlich Wasserstoff und Helium) und einen kleinen festen Kern bestehen.
Der äußerste Planet Pluto, ein Eisplanet, wurde erst 1930 nach langer Suche entdeckt. Einige Wissenschaftler vermuten, dass es sogar noch einen zehnten Planeten gibt. Alle Planeten umlaufen die Sonne in der gleichen Richtung und ihre Umlaufbahnen (bis auf Pluto) liegen alle in der gleichen Ebene, d.h. dem Äquator der Sonnenrotation.

Jupiter

Der Riese unter den neun Planeten in unserem Sonnensystem ist nach der Venus der zweithellste Planet am Nachthimmel. Sein markantes und auch wohl bekanntestes Merkmal ist der Große Rote Fleck auf der Südhalbkugel ist bereits mit einem kleinen Fernrohr zu beobachten. Im Jahr 1997 war Jupiter durch das Bombardement durch den Kometen Shoemaker-Levy 9 in aller Munde.
Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Jupiter knapp zwölf Jahre. Wegen seiner enormen Masse beeinflußt er die Bahnen aller anderen Körper im Sonnensystem. Aufgrund seines Gravitationseinfluß lenkt Jupiter Kometen von ihrer ursprünglichen Bahn ab oder fängt manche von ihnen ein.
Jupiter hat 16 Monde und ein maximal etwa 30 km dickes äquatoriales Ringsystem, das aus 3 Einzelringen zu bestehen scheint. Für die Forscher sind zur Zeit vor allem die vier großen Monde Io, Europa, Ganymed und Callisto interessant, die 1610 von Galileo Galilei entdeckt wurden und daher auch als die Galileischen Monde bezeichnet werden.

Aufschluß über die obersten Wolkenschichten hat die Galileo-Raumsonde gebracht. Im Dezember 1995 taucht eine Meßsonde mit sechs wissenschaftlichen Experimenten an Bord in die kalte Jupiteratmosphäre hinab. Ein wichtiges Ergebnis dabei ist, daß den Messungen zufolge der Heliumgehalt der Jupiteratmosphäre tatsächlich der solaren Häufigkeit entspricht. Ausserdem fand die Galileo-Sonde Hinweise auf flüssiges Wasser unter dem Eispanzer der Jupitermonde Europa und Callisto.
Ausserdem entdeckten Forscher auf den hochauflösenden Fotos der Galileo-Sonde "Falten" auf den Jupitermond Europa, die auf tektonische Aktivitäten hindeuten – wenn auch nicht ganz so spektakuläre wie auf dem Vulkanmond Io. Die Falten haben einen Abstand von etwa 25 km und erreichen eine Höhe von bis zu ca. 100 m. Ihre Feinstruktur mit Gebirgskämmen und Tälern ähnelt Gebirgen auf der Erde. Die Anordnung der Spalten deckt sich mit Modellen über die Gezeitenkräfte, die Jupiter auf die Oberfläche von Europa ausübt. Die Forscher haben diese Falten in drei Regionen auf Europa entdeckt, obwohl der Mond offenbar gute Arbeit dabei leistet, sie zu verstecken. Die Forscher vermuten, dass die Falten nach einiger Zeit ins Innere verschwinden, wenn die aufgebaute Spannung auf der Oberfläche wieder nachlässt.

Für Ende 2003 ist der Start der Raumsonde "Europa Orbiter" geplant, die ab 2006 die vier Monde etwa zwei Jahre lang studieren soll. Neben einer Kamera wird die Sonde auch ein Radargerät tragen, das die Stärke des Eises auf dem Jupitermond Europa messen soll.

Auch für die Zeit nach dem Jahr 2006 existieren schon Pläne : So soll eine Sonde zu Europa und Callisto starten und mit Hilfe eines Landers den Eispanzer dieser Monde untersuchen. Man vermutet unter der Eisdecke flüssiges Wasser. 

Saturn

Der "Herr der Ringe" ist mit einem Radius von 60.000 km der zweitgrößte Planet in unserem Sonnensystem und galt bis 1781 als äußerster Planet unseres Sonnensystems. Saturn ist etwa zehnmal so weit wie die Erde von der Sonne entfernt und benötigt für einen Sonnenumlauf knapp 30 Jahre. Alle 20 Jahre stehen Jupiter und Saturn, von der Erde aus betrachtet, recht nahe beieinander; eine solche Nahkonstellation ist auch eine plausible Erklärung für den berühmten Stern von Bethlehem. Wie Jupiter ist auch Saturn in der Lage mit seiner Gravitationskraft Kometen von ihrer Bahn abzulenken und als weiteren Mond einzufangen. Seit 1876 beobachtet man gut alle 30 Jahre in der nördlichen Saturnhemisphäre das Auftreten eines Wirbelsturms, derWeiße Fleck, und auf ein jahreszeitliches Verhalten des Planeten hinweist.
Das Ringsystem des Saturns besteht nach klassischer Einteilung aus 7 Ringgruppen D, C, B, A, F, G und E. Für die Ausbildung dieser Ringstruktur sind die sogenannten "Schäferhundmonde" verantwortlich, die die Ringteilchen auf ihre Bahn zwingen. Seit dem Vorbeiflug der Voyager-Sonden 1980/81 ist bekannt, dass Saturn in Wirklichkeit von über 1000 Einzelringen umgeben ist. Ein Großteil der Ringe besteht vorwiegend aus festen Bestandteilen, wobei die Größe der Teilchen je nach Ring zwischen der Größe eines Staubkorns und eines Einfamilienhauses variiert.

Die Cassini-Mission

Seit dem 15. Oktober 1997 ist Cassini-Sonde unterwegs auf seiner 7 Jahre dauernden Reise zu Saturn und seinen Monden. Die Kosten für dieses letzte umstrittende Großprojekt von NASA und ESA werden sich auf ca. 6 Mrd. DM bis zum Ende der Mission 2008 belaufen. Benannt nach dem ital. Astronomen Giovanni D. Cassini (1625-1710), der vier Saturnmonde und eine Teilung im Ringsystem entdeckte, hat die schwerste Sonde (ca. 5,7 t) zwölf Experimenten an Bord. Die ausführliche Erkundung des Saturns, seines Ringsystems und seiner Monde beginnt dann im Sommer 2004.

Für den 6. November 2004 ist die Freisetzung der Tochtersonde Huygens geplant, die den größten Mond unseres Sonnensystems, Titan, erkunden soll. Der europäische Beitrag zur Cassini-Mission wird am 27. November 2004 in die Atmosphäre des Saturnmondes eintauchen und an einem Fallschirm in ca. 2,5 Stunden langsam zur Oberfläche niedersinken. Der Orbiter hat für diese Zeit seine vier Meter große Hauptantennne zur Datenaufnahme auf Titan ausgerichtet, bevor er und Titan danach auseinanderdriften und eine Kommunikation nicht mehr möglich ist. Die ganze Aktion muß dabei vollautomatisch abgewickelt werden, da Funksignale zwischen Cassini und Erde ca. 70 Minuten benötigen.

Titan wurde von dem holländischen Physiker und Himmelsforscher Christiaan Huygens (1629-1695) entdeckt und besitzt, im Gegensatz zu allen anderen Monden, eine dichte Atmosphäre, die zu 90% aus Stickstoff (Erde: 78%) besteht. Der "Luftdruck" an der Oberfläche ist ca. 1,6 mal höher als der irdische. In der Gashülle um Titan sind etwa sechs Prozent Methan sowie diverse andere Kohlenwasserstoffe vorhanden. Die stark getrübte Atmosphäre verhindert einen Blick auf die Oberfläche, so dass man ursprünglich davon ausging, dass es auf Titan aufgrund des Treibauseffektes noch recht warm sein könnte. Daher sind die Wissenschaftler sehr gespannt auf die Daten, die uns Huygens hoffentlich liefern wird. Auch wenn mittlerweile bekannt ist, das auf Titan Temperaturen um minus 176°C zu erwarten sind, weiss niemand was sich unter der Wolkendecke verbirgt. Ein Meer aus flüssigen Kohlenwasserstoffen? Gletscher aus gefrorenen Gasen? Oder etwa doch eine Landschaft, in der Leben existiert?