در ۵ آوریل ۱۹۷۳، ناسا فضاپیمای پایونیر-۱۱ را به سمت سیارات بیرونی منظومه‌شمسی پرتاب کرد. پایونیر-۱۱ اولین فضاپیمایی بود که در کنار زحل پرواز می‌کرد و در طول مسیر از کنار مشتری و کمربند سیارک‌ها عبور می‌کند.
پروژه پایونیر که شامل دو مأموریت مهم پایونیر-۱۰ و پایونیر-۱۱ می‌شد، برای اکتشافات میان‌سیاره‌ای طراحی شده بود. این دو کاوشگر وظیفه کاوش سیارات بیرونی منظومه‌شمسی مانند مشتری و زحل را داشتند.
این فضاپیما حدود یک ماه پس از دوقلوی خود، پایونیر-۱۰، پرتاب شد. هر دو فضاپیما پلاک‌های طلایی با تصاویر و پیام‌های مربوط به زمین را همراه خود داشتند تا درصورتی‌که با موجودات فرازمینی در فضا مواجه شدند پیامی را به آن‌ها برسانند.
این پلاک‌ها شامل نقاشی‌هایی از پیکر انسان‌ها و برخی نمادها و نمودارهایی است که توضیح می‌دهد فضاپیما از کجا آمده‌است.
پایونیر-۱۱ در سال ۱۹۷۳ مستقیماً به‌سوی مشتری پرتاب شد، سپس از گرانش مشتری به‌عنوان نیروی کمکی استفاده کرد تا به سمت زحل حرکت کند.
این فضاپیما تصاویر دقیقی از لکه قرمز بزرگ مشتری به ثبت رساند و از مناطق قطبی مشتری نقشه‌برداری کرد. همچنین جرم کالیستو، قمر مشتری را حساب کرد.
حدود چهار سال طول کشید تا فضاپیما به زحل برسد و مشاهدات خود از این سیاره را آغاز کند. درنهایت هنگامی که پایونیر- ۱۱ از میان ابرهای زحل عبور می‌کرد، داده‌هایی از سیاره و حلقه‌های آن جمع‌آوری نمود.
توسط این اطلاعات دانشمندان تأیید کردند که زحل دارای میدان مغناطیسی است. آن‌ها همچنین دریافتند که جو زحل بیشتر از هیدروژن مایع تشکیل شده است.
تصاویر شامل قمر نارنجی رنگ زحل، تیتان که پوشیده از ابر و دمای بسیار پایین بود نیز می‌شد. در این کاوش دو قمر جدید زحل هم کشف شد و در اکتبر همان سال مأموریت این فضاپیما به پایان رسید.
هفده سال پس از پرتاب، پایونیر چهارمین فضاپیمایی بود که با عبور از نپتون، بخش سیاره‌ای منظومه‌شمسی را ترک کرد.
این فضاپیما اکنون در مسیر خود به سمت فضای بین ستاره‌ای است. آخرین تماس با پایونیر-۱۱ در نوامبر سال ۱۹۹۵ برقرار شد و پس از آن ارتباط ما با این فضاپیما قطع شد.
