Szczególność sond Pioneer 10 i 11, umożliwiająca dokładne badanie anomalii na podstawie danych telemetrycznych, polega na tym, że oba pojazdy podczas całego swojego lotu międzyplanetarnego, były stabilizowane obrotowo, co wykluczało zaburzenia trajektorii spowodowane odpalaniem silników manewrowych.
Rozpatrywano następujące możliwe wytłumaczenia anomalii: błędy obserwacyjne faktyczne wyhamowywanie pojazdów przez: nieznane siły grawitacyjne (obiekty pasa Kuipera, ciemna materia) tarcie pyłu międzyplanetarnego, wpływ promieniowania kosmicznego wyciek gazów (np. helu powstałego w radioizotopowych generatorach termoelektrycznych pojazdów) wpływ ciśnienia wiatru słonecznego, transmisji radiowych pojazdów, emisji ciepła z generatorów radioizotopowych siły elektromagnetyczne nieznane prawa fizyki
Sondy Pioneer 10 i 11, ze względu na wyczerpanie się zapasów paliwa izotopowego w generatorach, nie dostarczają już nowych danych (Pioneer 11 od roku 1995, Pioneer 10 od 2003).