Juno sẽ mất 5 năm hành trình đến Sao Mộc, và dự kiến nó sẽ đến hành tinh này vào tháng 8 năm 2016. Con tàu sẽ quay quanh Mộc Tinh trong khoảng 1 năm Trái Đất (tương ứng với 33 vòng quỹ đạo). Để tiết kiệm nhiên liệu trong thời gian hành trình, Juno sẽ nhờ tác động của lực hấp dẫn của Trái Đất để tăng tốc, giai đoạn hỗ trợ hấp dẫn sẽ được thực hiện khi nó bay qua Trái Đất 2 năm sau thời điểm phóng là ngày 5 tháng 8 năm 2011.[3] Năm 2016, con tàu sẽ thực hiện quá trình giảm tốc và đi vào quỹ đạo với chu kỳ 11 ngày quanh Sao Mộc.Khi Juno đi vào quỹ đạo, các thiết bị hồng ngoại và vi ba sẽ bắt đầu đo lượng bức xạ nhiệt phát ra từ sâu bên trong khí quyển của Mộc Tinh. Những quan sát này sẽ bổ sung cho những nghiên cứu trước đây về thành phần hóa học của hành tinh bằng cách đánh giá sự có mặt và phân bố của nước lỏng và do đó cả ô xy trên hành tinh. Trong khi trả lời được câu hỏi về thành phần của Mộc Tinh, những dữ liệu này cũng cung cấp thông tin mới về sự hình thành của hành tinh. Juno cũng sẽ khảo sát sự đối lưu làm gây ra những dải mây với màu sắc khác nhau trong khí quyển của Mộc Tinh. Những thiết bị khác trên Juno cũng thu thập dữ liệu về trường hấp dẫn và từ quyển của hành tinh. Phi vụ Juno sẽ kết thúc vào tháng 10 năm 2017, sau khi con tàu bay được 33 vòng quanh Sao Mộc và nó sẽ được cho rơi vào hành tinh này.[4][5]