В результате миссии "Венера-9" впервые в истории космонавтики были переданы панорамные телевизионные изображения с другой планеты.
Также орбитальный модуль "Венера-9" стал первым в мире искусственным спутником Венеры. С помощью спускаемого аппарата измерены плотность, давление, температура атмосферы, количество водяного пара, проведены нефелометрические измерения частиц облаков, измерения освещённости в различных участках спектра.
Для измерений характеристик грунта помимо гамма-спектрометра использовался радиационный плотномер. Также была измерена освещённость у поверхности. Эти данные показали, что 5 - 10 % солнечной энергии достигает поверхности планеты в виде излучения, рассеянного облаками.
Искусственный спутник позволил получить телевизионные изображения облачного слоя, распределение температуры по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты, провести исследования водородной короны, многократное радиопросвечивание атмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы.
Большое внимание привлекло обнаружение гроз и молний в слое облачности на планете. Данные оптических измерений показали, что энергетические характеристики венерианских молний в 25 раз превосходят параметры земных молний.