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  在20世紀60年代,NASA提出行星之旅計劃(Planetary Grand Tour),計劃發射一對探測器飛越所有的外行星,並計劃於70年代開始著手進行。 其中先鋒10號蒐集到的資料讓科學家對木星磁場有更進一步的瞭解,幫助工程師設計更佳的探測器,以更有效地應對木星周圍強烈的輻射環境。但由於預算過高,行星之旅計劃便遭取消。  旅行者1號原本被當成水手號計劃的一部分,並被命名為水手11號。 但是後來由於預算遭到削減, NASA便成立一個獨立的計劃:木星-土星水手計劃,並同時將此計劃作為行星之旅計劃的縮小版本。後來此計劃被改稱為旅行者計劃,這是因為天文學家認為探測器的設計已經大幅超過水手號計劃的探測器,所以它們值得獲得一個獨立的名稱。

  旅行者1號是由噴氣推進實驗室建造的。它有16個聯氨推進器,三軸穩定陀螺儀,以及將探測器的無線電天線指向地球的儀器。總的來說,這些儀器是姿態調節控制子系統(AACS)的一部分,該系統還包括了大多數儀器的冗餘單元和8個備用推進器。旅行者1號還擁有11個科學儀器,用於研究在太空中飛行時可能會遭遇的天體,例如行星。

  旅行者1號的無線電通訊系統被設計用來達到和超越太陽系的極限。該通訊系統包括一個直徑的拋物面天線高增益天線,通過地球上的三個深空網路站傳送和接收無線電波。該飛行器通常以2.3 GHz或8.4 GHz的頻率在深空網路通道18中傳輸資料,而從地球到航行者的訊號則以2.1 GHz傳送。  當旅行者1號無法與地球直接通訊時,它的數字磁帶記錄器(DTR)可以記錄大約64千位元組的資料,以便在另一個時間傳輸。旅行者1號發出的訊號需要19個小時才能到達地球。

  旅行者1號在吊杆上安裝了三個放射性同位素熱電機(RTG)。 每個MHW-RTG包含24個壓制的鈽-238氧化物球體。 RTG在旅行者1號剛發射時能夠產生大約470W的電力,其餘的則作為餘熱消散。 由於燃料87.7年的半衰期和熱電偶的退化,RTG的電力輸出會隨著時間的推移而下降,但該船的RTG能繼續讓船執行至2025年。  截至年日,旅行者1號還有%的鈽-238燃料(與剛發射時相比)。至2050年,約將剩餘56.5%的燃料。

  與其他機載儀器不同的是,旅行者的可見光相機的操作不是自動的,而是由機載數字電腦之一的飛行資料子系統(FDS)中的成像參數列控制。自20世紀90年代以來,太空探測器通常擁有完全自動的相機。  計算機指令子系統(CCS)負責控制著攝像機。CCS包含了固定的計算機程式,如命令解碼、故障檢測和校正程式、天線指向程式和航天器排序程式。這臺電腦是上世紀70年代海盜號軌道飛行器使用的改良版。旅行者中兩個定製的CCS子系統的硬體是完全相同的,只是在軟體上做了小的修改:其中一個有科學子系統,而另一個沒有。  姿態調節控制子系統(AACS)控制著航天器的方向(姿態)。它使高增益天線指向地球,控制姿態變化,並對掃描平臺進行定位。兩個旅行者的定製AACS系統都是一樣的。

  旅行者1號最初計劃屬於美國水手號計劃的一部分,它的設計利用了屬於當時的新技術引力加速。幸運的是,這次任務剛巧碰上了176年一遇的行星幾何排列。太空船只需要少量燃料以作航道修正,其餘時間可以藉助各個行星的引力加速,以一艘太空船就能造訪太陽系裡的四顆氣體巨行星:木星、土星、天王星及海王星。兩艘姊妹船旅行者1號及2號就是為了這次機會而設計,它們的發射時間是被計算過以便儘量充分利用這次機會。亦拜這次機會所賜,兩艘太空船只需要用上12年的時間就能造訪四個行星,而非一般的30年時間。

  旅行者1號在1977年9月5日於佛羅里達州的卡納維爾角,被搭載在一枚泰坦3號E半人馬座火箭上發射升空。剛好於旅行者2號在同年8月20日的發射兩個星期之後不久。雖然發射時間較2號為後,但1號卻被髮射進入更短的軌跡之中,讓它又比2號快一點到達到木星及土星。  最初,因為在泰坦3號E火箭燃燒過程的第二階段裡出現了約一秒鐘的燃燒不足,使地面的工作人員曾擔心會使太空船因此而不能到達木星。後來幸好證實了在泰坦三E運載火箭的上層仍有足夠的燃料燃燒。

  旅行者1號發射後,首次在1979年1月開始對木星進行拍攝。同年的3月5日,旅行者1號飛行至距離木星中心349,000公里(217,000英里)的最近點。由於在如此近距離掠過,以及更佳的相機解析度,太空船在48小時的近距離飛行時間中,得以對木星的衛星、環、磁場以及輻射帶作深入瞭解及高解析度拍攝。整個拍攝過程最終於同年4月完成。  兩艘太空船對木星及其衛星作出了不少重要發現,像是它的衛星、輻射帶以及發現木星竟有前所未見的行星環。最令人驚訝的是在木衛一上發現了火山活動。這個發現是在地球上從未觀察到的,就連先驅者10號及11號也並未觀察到。

  在順利地藉助了木星的引力後,太空船朝土星的方向進發。旅行者1號於1980年11月掠過土星,於11月12日飛行至距離土星最高雲層124,000公里(77,000英里)以內的位置。太空船探測到土星環的複雜結構,並且對土衛六上的大氣層進行了觀測。由於發現了土衛六擁有濃密的大氣層,噴氣推進實驗室的控制人員最終決定了讓旅行者1號駛近土衛六以進行研究,並隨之終止了它繼續探訪其餘兩顆行星。結果造訪天王星和海王星的任務只得交予旅行者2號。這次靠近土衛六的決定使太空船受到了額外的引力影響,最終使太空船離開了黃道,終止了它的探索行星任務。

  在離開土星後,旅行者1號被美國太空總署形容為進行星際探索任務。估計兩艘旅行者太空船上的電池,均能夠提供足夠電力至2020年,供船上一部分的儀器操作。

  由於旅行者1號正向星際間的太空進發,船上的儀器將會繼續對太陽系進行研究。噴氣推進實驗室的科學家們正使用載於船上的等離子體波實驗來驗證日球層頂的存在。  美國約翰·霍普金斯大學應用物理學實驗室的科學家們相信旅行者1號於2003年2月已經進入了終端震波區域。但有些科學家在2003年11月6日的著名科學雜誌《自然》上表示質疑。而在2005年5月25日早上,在新奧爾良舉行的美國地球物理學會(AGU)一個科學會議上,艾德·斯托恩博士呈上了旅行者1號已於2004年12月離開了終端震波的證據 。由於船上的太陽風檢測器早於1990年停止運作,所以這次討論在數月後仍未得出結論,只好期待其他資料到手為止。最終美國太空總署於2005年5月發新聞稿,說大家已經有共識旅行者1號正處於日鞘。科學家們相信太空船會於2015年到達日球層頂,即太陽系的邊緣。  現時旅行者1號已進入了日鞘,即介乎太陽系與星際物質之間的終端震波區域。如果旅行者1號最終在離開日球層頂後仍能有效運作,科學家們將有機會首次量度到星際物質的實際情況。

  旅行者1號在2011年3月9日距離太陽大約116.406個天文單位(約10,816,616,569哩或是約0.00183光年)。以光速往來太空船和地球間的無線電訊號大約耗時16.13個小時。航海家1號目前的相對速度是17.062公里/秒或61,452公里/每小時(約38,185哩/每小時)。每年約3.599天文單位,比姐妹號旅行者2號快了10%。旅行者1號在這樣的速度下,如果方位對準半人馬座比鄰星,將會花上7萬3千6百年的時間到達它。  旅行者1號在2011年3月9日的位置在赤經17.184時、赤緯12.14°,並且在黃道34.9°緯度位置,從地球上觀測來看它是朝向蛇夫座前進。美國太空總署每天持續用深空網路對旅行者1號做追蹤。這個網路會以旅行者1號的無線電訊號來測量高度和方位角,並且也會測量地球與旅行者1號之間的距離。  旅行者1號並沒有朝向任何特定的星座前進,但是在約4萬年後它會以1.6光年的距離經過蛇夫座的AC+79 3888恆星。這個恆星大體上來講正以每秒119公里的速度朝向我們的太陽系移動。  德國AMSAT(業餘無線電衛星通訊組織)在2006年3月31日追蹤並接收到來自旅行者1號的資料,他們于波鴻使用了一臺20米的碟型天線配合長觀測時間技術。那些資料其後與深空網路位於西班牙馬德里的觀測站獲取的資料進行了校對及驗證(AMSAT-DL的德語檔案、ARRL的英語檔案)。相信這是首次對旅行者有這樣的追蹤。  天文學家在2010年12月13日證實旅行者1號通過太陽風的盡頭,天文學家懷疑是由於星際風反向吹入太陽圈而使太陽風偏向另一邊。太陽風偵測讀數自2010年6月起一直保持在0,提供了關鍵證據。子午線(南北向)的太陽風,也就是天文學家懷疑太陽風速度增加的地方並不能推斷旅行者1號的目前位置。旅行者1號在這一天距離太陽大約173億公里。  2012年6月14日,科學家通過分析來自旅行者1號的資料得出結論:第一艘人類製造的星際飛行器正位於太陽系邊緣,即將飛往星際空間。旅行者1號預計在2015年11月19日將飛行至距離太陽133.15個天文單位。  2012年6月17日,NASA公佈,經過35年的飛行,旅行者1號已經離開太陽系,成為首個離開太陽系的人造物體。根據NASA的說法,證據如下:首先,“旅行者1號”上攜帶了兩個高能望遠鏡,在過去3年裡,它們接收到了越來越多的宇宙射線。而且,從今年5月開始,這一資料急劇上升。其次,探測器還能感測到一種來自太陽的高能粒子,但是,近期這些粒子的數量也在不斷下降。基於這些資料,美國宇航局參與“旅行者”專案的科學家埃德·斯通說:“人類向星際空間派出的首個使者已在太陽系邊緣。而它一旦進入星際空間,就將需要4萬年的時間才能抵達下一個行星系。  2012年9月9日,距離地球約一百一十億英里,以每秒八英里的速度飛行,位處太陽系的邊緣位置,探測器目前依靠放射性同位素熱電機發電,系統最低限度運作至2020年。科學家表示,當探測器遇到三個情況,就可確定探測器已飛出太陽系,進入恆星際空間,包括來自太陽的太陽風風力急跌、宇宙射線水平飆升,及包圍探測器的磁場轉變。之後,科學家會將探測器調校至“節能模式”,讓探測器能運作多個世紀。  2013年9月12日,NASA確認,“旅行者1號”探測器已經離開太陽系。NASA的發言人表示:“旅行者號已經到達了從來沒有探測器到達過的空間,這是人類的科學發展史上的里程碑。”一系列相關資料證明了旅行者號已經脫離了包裹著太陽系的由熾熱而活躍的粒子組成的太陽圈頂層,進入了寒冷黑暗的恆星際空間。歷經39年的旅行,離地球約206億公里,終於成為第一個離開太陽系的人造物體。  2017年12月2日,時隔37年旅行者1號團隊的科學家與工程師對其發出了指令,命令它4個軌道修正推進器再次點火,以判斷飛行器的方向定位能力,最終旅行者1號做出正確的迴應。這些軌道修正推進器用於幫助保持探針的天線指向地球,使得旅行者1號能夠繼續向NASA傳輸資料約兩到三年。  關於旅行者1號的更新資料(或旅行者2號、先鋒10號、先鋒11號和新視野號)會即時公佈在太空飛行器離開太陽系以及每週任務報告。

  旅行者1號預計將在大約300年內抵達理論中的奧爾特雲,並得花上三萬年才能完全通過。 儘管它在四萬年內不會走向任何一顆特定的恆星,但它將會以1.6光年內的距離通過目前在鹿豹座中的恆星格利澤445。 這顆恆星正以的速度朝太陽系移動中。 NASA說:“旅行者註定 - 也許永遠 - 會漫遊在銀河系中。”  假設旅行者1號不與任何物體發生碰撞並且沒有被收回,新視野號將永遠不會通過它,儘管它從地球發射的速度比任何旅行者太空船都快。 新視野號目前以大約15km/s的速度行駛,比旅行者1號行程慢2km/s,並且仍在放緩。 當新視野號抵達現在旅行者1號相距太陽相同距離時,其速度將為左右。  由於鈽燃料源的放射性衰變,放射性同位素熱電機提供的電功率會持續地下降,下降的速率為每年約4.2W。由於可用的電功率持續下降,每隔一段時間必須關閉太空船上的部分儀器,以確保剩下的儀器能繼續運作。

  旅行者1號上攜帶了一張銅質磁碟唱片,內容包括用55種人類語言錄製的問候語和各類音樂,旨在向“外星人”表達人類的問候。唱片有12英寸厚,鍍金表面,內藏留聲機針。55種人類語言中包括了古代美索不達米亞阿卡得語等非常冷僻的語言,以及四種中國的語言(標準漢語、粵語、閩南語、吳語)。問候語為:“行星地球的孩子(向你們)問好”。唱片還包括了以下內容:
旅行者1號(英語:Voyager 1)是美國太空總署(NASA)研製的一艘無人外太陽系太空探測器,重825.5kg,於1977年9月5日發射,截止到2020年仍然正常運作。它是有史以來距離地球最遠的人造飛行器,也是第一個離開太陽系的人造飛行器。受惠於幾次的引力加速,旅行者1號的飛行速度比現有任何一個飛行器都要快些,這使得較它早兩星期發射的姊妹船旅行者2號永遠都不會超越它。它的主要任務在1979年經過木星系統、1980年經過土星系統之後,結束於1980年11月20日。它也是第一個提供了木星、土星以及其衛星詳細照片的探測器。2012年8月25日,“旅行者1號”成為第一個穿越太陽圈並進入星際介質的宇宙飛船。截至2019年8月28日止,旅行者1號正處於離太陽的位置,是離地球最遠的人造物體。