Vesmírna sonda je umelé kozmické teleso bez ľudskej posádky vypustené k Mesiacu alebo na únikovú dráhu zo zemského gravitačného poľa. Úlohou týchto sond je výskum vlastností priestoru, ktorým prelietajú, prípadne telies Slnečnej sústavy, ku ktorým sa priblížia.
Podľa hlavného skúmaného objektu ich zvyčajne delíme na:
- mesačné (lunárne) sondy, skúmajúce Mesiac a jeho okolie;
- medziplanetárne (interplanetárne) sondy, skúmajúce vlastnosti medziplanetárneho priestoru, hmoty a polí nachádzajúcich sa v ňom;
- slnečné (solárne) sondy, skúmajúce bližšie okolie Slnka;
- planetárne sondy, skúmajúce pevné telesá Slnečnej sústavy, najmä planéty, ich satelity (mesiace) a planétky;
- kometárne sondy, skúmajúce vlastnosti komét;
- medzihviezdne (interstelárne) sondy, určené na prieskum vlastností medzihviezdného priestoru za hranicami Slnečnej sústavy]] (zatiaľ žiadna taká sonda nebola doposiaľ vypustená).
Zvláštnu podkategóriu hore uvedených typov sond tvoria návratové sondy, ktoré po prieskume cieľa svojho letu a prípadnom odobratí vzorkov materiálu sa vrátia so svojím nákladom naspät na Zem.
V najstaršej českej a slovenskej literatúre z 50. a 60. rokov 20. storočia boli kozmické sondy pod vplyvom ruských masmédií a technickej literatúry nazývané medziplanetárne automatické stanice; tento termín sa dnes už v odbornej literatúre nepoužíva.
Väčšinu amerických kozmických sond prevádzkovalo Laboratórium prúdového pohonu (JPL) (ktoré samo niektoré z nich aj navrhlo a postavilo) resp. stredisko NASA Ames Research Center; v súčasnosti bývajú ich prevádzkovatelia špecializované laboratóriá popredných amerických univerzít v rámci kontraktov s NASA, pričom výrobu sond zabezpečujú rôzne priemyselné firmy.
V bývalom Sovietskom zväze väčšinu mesačných sond a prvých planetárnych sond vyvinula, postavila a prevádzkovala konštrukčná kancelária OKB-1 (teraz firma RKK Energija) hlavného konštruktéra balistických rakiet a kozmickej techniky S. P. Koroljova. Stavbu a čiastočne aj prevádzku neskorších planetárnych sond (od roku 1965) zabezpečovalo Vedecko-výrobné združenie S. A. Lavočkina, resp. výskumná časť tohto koncernu, Vedecko-výskumné stredisko G. N. Babakina. Neskôr koordináciu vedeckej náplne misií kozmických sond a riadenie ich letu preberal stále viac Ústav kozmických výskumov (IKI) AN SSSR.
