В 1981 году Земля и Венера находились в благоприятном взаимном расположении для запуска космических аппаратов. Через пять суток после старта «Венеры-13» была запущена АМС «Венера-14».
Через четыре месяца «Венера-13» достигла планеты Венера. От АМС отделился спускаемый аппарат, который 1 марта 1982 года совершил мягкую посадку на поверхности Венеры.
Во время спуска СА прибор «Гроза-2» зафиксировал многочисленные электрические разряды. После посадки спускаемый аппарат передал панорамное изображение окружающего венерианского пейзажа. Камерой модуля было сделано 14 цветных и 8 черно-белых снимков поверхности планеты. В месте посадки обнаружены скальные породы, окружённые тёмной мелкозернистой почвой. С помощью автоматического бура были взяты образцы грунта, помещённые затем для исследования в специальную камеру внутри аппарата. В ней поддерживалось давление 0,05 атмосферы и температура 30°C. Впервые в мировой космонавтике химический состав образцов грунта исследовался рентгеновским флуоресцентным спектрометром, всего принято 40 спектров и установлено количество основных элементов в пробе, как оказалось, порода в месте посадки — лейцитовый щелочной базальт.