Próbnik wyposażony został w 7 instrumentów naukowych, w tym w spektrometr masowy, chromatograf gazowy, dwa radiometry i nefelometr. Trzy małe próbniki miały identyczną konstrukcję. Otrzymały nazwy North (Small Probe 1), Day (Small Probe 2) i Night (Small Probe 3). Miały masę po 90 kg i średnicę po 0,8 m. Składały się z tytanowego zbiornika ciśnieniowego osłoniętego przez przednią osłonę termiczną i tylną pokrywę. Osłony nie były odrzucane, brak też było spadochronu. Każdy z próbników wyposażony był w 3 instrumenty naukowe: nefelometr, radiometr i czujniki temperatury i ciśnienia.
Całkowita masa sondy Pioneer Venus 2 wynosiła 904 kg, maksymalna średnica 2,5 m i wysokość 2,9 m.
Przebieg misji Sonda została wyniesiona z przylądka Canaveral na Florydzie 8 sierpnia 1978 roku przy użyciu rakiety nośnej Atlas-Centaur. 16 listopada 1978 roku od członu transportowego został odłączony duży próbnik. Sonda znajdowała się wtedy w odległości 11,1 mln km od Wenus. Pozostałe 3 małe próbniki zostały odłączone 20 listopada 1978 w odległości 9,3 mln km od celu. Próbniki zostały skierowane w różne rejony planety, oddalone od siebie o około 10 tys. km i zlokalizowane zarówno na nocnej, jak i dziennej półkuli Wenus.