El planeta Venus, cubierto por una atmósfera espesa de dióxido de carbono y nitrógeno que contiene nubes reflectantes de ácido sulfúrico a gran altitud, ha sido extremadamente misterioso para los astrónomos hasta hace muy poco en la historia. Antes de la investigación de Venus por radar de penetración de nubes en 1961, los astrónomos no sabían absolutamente nada sobre su superficie. Algunos escritores especularon que un mundo tropical cálido se encuentra debajo de sus nubes.
Tenían razón sobre la parte cálida. Radiómetros de microondas e infrarrojos montados en Mariner 2, una sonda espacial que hizo un sobrevuelo de Venus en 1962, revelaron que la superficie estaba increíblemente caliente: 425 ° C (797 ° F), lo suficientemente caliente como para derretir el plomo. Esto aplastó toda especulación sobre la vida en la superficie. En el lado positivo, se descubrió que las cimas de las nubes de Venus eran relativamente frías, comparables a las temperaturas de la Tierra. Se encontró que la presión en la superficie era aproximadamente 92 veces mayor que al nivel del mar en la Tierra, similar a la presión a 1 km (0.62 millas) bajo el océano.
A lo largo de las décadas de 1970 y 1980, se llevaron a cabo intensas investigaciones en Venus, tanto utilizando radares terrestres como sondas espaciales. El radar basado en la Tierra solo revela características de la superficie de más de unos 5 km (3 millas), por lo que una investigación más profunda requiere sondas.
Se descubrió que la superficie de Venus era muy plana, como resultado del enorme peso de su atmósfera y la falta de actividad tectónica. La cordillera más alta son los Montes Maxwell, cuyo punto más alto está a 12 km (7.4 millas) sobre la superficie. Debido a esta altitud, Maxwell Montes es el lugar más frío y menos presurizado de la superficie de Venus, pero aún así mataría a cualquier humano en segundos. La distancia entre el punto más alto y el más bajo de Venus es de sólo 13 kilómetros (8.1 millas), mientras que en la Tierra la diferencia es de unos 20 kilómetros (12.4 millas). El 51% de la superficie de Venus se encuentra dentro de los 500 metros (1640 pies) del radio medio del planeta (el equivalente de Venus al «nivel del mar»).
Aproximadamente el 10% de la superficie del planeta se compone de dos «continentes» principales llamados tierras altas. Estos incluyen Aphrodite Terra, aproximadamente del tamaño de África, e Ishtar Terra, que contiene Maxwell Montes. Junto con estas tierras altas, hay varios grandes levantamientos creados a través de la acción volcánica, incluidos Beta Regio, Phoebe Regio, Themis Regio, Alpha Regio, Eistla Regio, Bell Regio y Tholus Regio. El más grande de estos volcanes se descubrió en los primeros estudios por radar de principios de la década de 1960.
Venus tiene alrededor de 900 cráteres de impacto, casi todos de más de 30 kilómetros (18 millas) de diámetro. La razón es porque los asteroides más pequeños se queman en la atmósfera espesa antes de que logren llegar a la superficie. Si un asteroide tiene el impulso para atravesar la atmósfera, es seguro que dejará un gran cráter. Algunos cráteres conocidos incluyen Danilova, Aglaonice y Saskja. A todos se les ha dado nombres, generalmente después de figuras femeninas de la historia y la mitología.
Otras características de Venus incluyen volcanes que pueden estar activos, así como estructuras misteriosas llamadas aracnoides que no se encuentran en ningún otro lugar. Los aracnoides consisten en óvalos concéntricos rodeados por una compleja red de fracturas y pueden tener un diámetro de hasta 200 km (124 millas). Pueden tener un origen volcánico o formarse mediante algún otro proceso.