為了進一步測量光環粒子，“旅行者號”把無線電波射過光環傳回地球，科學家通過監視傳回的信號，計算出粒子之間的間隙以及它們的大小。“旅行者號”發回的照片表明大多的光環是由無數大小不等的冰塊組成，每塊冰從塵粒大小到10米不等。科學家發現光環有100～152米厚。
探測器發現，土星雖然也有彩帶環繞和閃閃的白色區域，但它的大所層沒有木星的大氣層那樣色彩絢麗。土星赤道的風速很快，大約達到1770千米/小時。“旅行者號”發現土星大氣層既有閃電，也有極光現象，但它不像木星，微粒子從木衛一流出來，然後產生極光現象，土星的極光現象仍然是一個謎。
“旅行者2號”離開土星以後，又飛行了四年半的時間，於1986年1月終於到達探測天王星的位置，它於1月24日這天離天王星最近，與天王星最外的雲層距離是80450千米。這以前還沒有任何探測器離天王星如此之近，而且天文學家都渴望能看到“旅行者號”傳回的信息。
天王星距離我們32億千米，因而“旅行者號”上的信息要花上2小時45分才能傳到地球。當第一批照片傳回地球時，照片顯示天王星像一個模糊的藍色網球，藍色是來自天王星大氣層上的甲烷。天王星沒有彩帶和光環，但穿過雲層頂端的風速達到145～579千米/小時。
“旅行者2號”又發現了天王星的兩條光環，加起來總數達11條，在最外層光環上有冰粒。但據“旅行者2號”的探測，大多數光環由微暗的物質構成。光環本身的厚度約為152米。科學家對傳回的天王星照片驚歎不已。“旅行者2號”繼續在太空中飛行，下一站將飛向海王星。空間探測器海王星是1846年9月23日被發現的，它是“旅行者2號”拜訪的最後一顆行星。它是如此遙遠，以至航天探測器要花4小時6分鍾才能把信號傳回地球。
1989年8月，“旅行者2號”開始給實驗室發回海王星大氣層的照片。海王星的表麵層有一個顯著的“大黑斑”，它的邊緣有模糊的白雲。大黑斑比地球還要大，而且呈逆時針方向旋轉，如同木星表麵的大紅斑一樣，它也是漂浮在海王星大氣層上的“風暴”。
“旅行者2號”傳回的照片表明海王星的確有光環：兩條寬的，兩條窄的。黑色的微暗物質使光環不發光。這些微小粒子像煙塵一樣小，分布很廣。所以即使“旅行者2號”很接近光環，也難以拍攝到它的照片。
“旅行者2號”是第一個到天王星和海王星上去訪問的地球探測器，它把所有的照片和數據都發回給了美國國家航空航天局，然後它又掙脫太陽的引力離開了太陽係。