Czasami statek kosmiczny nie może się zatrzymać. Limity paliwa uniemożliwiają wejście na orbitę, więc misje ograniczają się do bliskiego przelotu. Przelot polega na wysłaniu sondy z dużą prędkością obok ciała niebieskiego, zbierając dane w krótkim czasie.

Geometria jest bezlitosna. Instrumenty muszą działać za pierwszym razem, precyzyjnie wskazując cel w trakcie spotkania. Dane często przesyłane są godzinami lub dniami, ponieważ sygnał jest słaby, a odległość ogromna.

Znane misje przelotowe

• Voyager 2 minął Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna
• New Horizons za Plutonem w 2015 roku
• Sonda Parker Solar Probe wielokrotnie przelatuje obok Słońca
• Przeloty sondy Cassini obok księżyców Saturna przed wejściem na orbitę

Przeloty obok planety pełnią również funkcję asysty grawitacyjnej. Statek kosmiczny przelatuje obok planety, aby zmienić prędkość lub kierunek bez spalania paliwa. Planiści misji wykorzystują te manewry, aby dotrzeć do celów, które w przeciwnym razie byłyby poza zasięgiem.