1977年8月20日，“旅行者2號”太空船從美國卡納維拉爾角的肯尼迪太空中心用“大力神3E”型火箭發射升空，向著太陽係邊緣飛奔而去。
“旅行者2號”的使命就是為了探測天王星。
1986年1月24日，“旅行者2號”在八年的漫長歲月和48億公裏的長途跋涉之後，才從距離天王星的最近點飛過。早在1985年11月24日，“旅行者2號”就開始了對天王星的探測，這種探測一直延續到1986年2月25日。當然最關鍵的探測是“旅行者2號”橫穿天王星赤道麵及衛星群的那6小時。
“旅行者2號”太空船共攜帶了12種科學儀器，用於拍攝、探測和研究它所飛臨的行星及其衛星。美國宇航局從1985年初就開始準備。這次“旅行者2號”到地球的距離比接近土星時的距離遠兩倍，所以傳送信息的無線電波強度減弱了四分之一，傳送速度也隻有接近土星時的一半。為了能接收來自“旅行者2號”上的微弱電波，美國宇航局把位於澳大利亞堪培拉的64米天線與澳大利亞帕克斯天文台的64米天線聯機工作，以提高整個深空跟蹤網的接收能力。
1977年3月10日，出現了天王星掩恒星的罕見天象。美國、中國、澳大利亞、印度和南非的天文學家都對這一天象進行了深入研究，結果意外地發現天王星也有環帶。
此後天文學家利用13次天王星掩恒星的機會，對天王星的環帶進行了多次研究和反複調查。“旅行者2號”飛抵天王星之前，天文學家確認天王星共有9個環帶。後來“旅行者2號”在成功地拍攝了天王星光環的同時，還詳細考察了已知的5顆衛星，並同時發現了10顆新的衛星，送回許多令人歎為觀止的精彩照片。從這些照片看，這5顆“老”衛星的地貌多彩多姿，可稱得上是太陽係固體天體表麵地形的縮影。
天衛四是天衛中最大的，它位於天王星的最外側，直徑1630公裏。
天衛三在天衛中居第二，它位於天衛四內側，直徑1600公裏。
天衛二的反照率在5顆“老”衛星中是最低的，因而也最暗，它的直徑為1110公裏。
天衛一在天衛中最明亮，它的直徑為1330公裏。
天衛五在5顆“老”衛星中最小，距離天王星也最近，直徑500公裏。
“旅行者2號”從1986年1月10日開始傳送回天王星本體照片，以前天文學家預測天王星大氣中氦的含量約為40％，但此次“旅行者2號”的觀測資料表明，氦的含量約為10～15％，其它大部分是氫，這個比例與木星的大氣組成相似。
天王星環繞太陽公轉的“姿態”非常特別，它的赤道麵與軌道麵的傾角是97°55′，因此在天王星的一年（相當於84個地球年）中，太陽光輪流照射在它的南極和北極。
“旅行者2號”還捕捉到天王星發出的射電波，確認天王星的自轉周期是16小時48分。天王星發出射電波是由於磁力線附近的電子運動而產生的，這表明天王星有磁場存在。天王星的秘密破解了許多，但新的疑迷又會不斷增加。要想清楚認識天王星，還要靠科學家長期不懈地努力。