Voyager 1 ban đầu được dự định là Mariner 11 thuộc chương trình Mariner. Từ khi được đặt ra, nó được thiết kế để lợi dụng kỹ thuật tân tiến khi ấy là hỗ trợ trọng lực. May mắn thay, việc phát triển các tàu vũ trụ liên hành tinh trùng với thời điểm các hành tinh thẳng hàng được gọi là Đại Du Hành.

Đại Du Hành là một sự hỗ trợ trọng lực liên kết của các hành tinh, mà chỉ với nhiên liệu tối thiểu để chỉnh hướng, sẽ cho phép một tàu vũ trụ tới thăm cả bốn hành tinh khí khổng lồ của Hệ mặt trời: Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, và Sao Hải Vương và chỉ có thể thật hành khoảng mỗi 176 năm.

Các tàu vũ trụ hầu như giống nhau Voyager 1 và Voyager 2 đã được thiết kế với tính toán trước về Grand Tour, và những thời điểm phóng của chúng được điều chỉnh để chúng có thể lợi dụng tốt được nó nếu mọi việc diễn ra xuôn sẻ. Tuy nhiên, hai tàu vũ trụ chỉ được Nghị viện cấp vốn như các tàu vũ trụ Sao Mộc-Sao Thổ. Ở một thời điểm, chương trình đã được gọi là dự án "Mariner Jupiter-Saturn".

Vì sự kiện các hành tinh thẳng hàng đáng chú ý này, một tàu vũ trụ lớp Voyager có thể tới thăm cả bốn hành tinh bên ngoài kể trên chỉ trong 12 năm thay vì xấp xỉ 30 năm như bình thường.

Tàu Voyager 1 được phóng đi ngày 5 tháng 9 năm 1977, bởi Cơ quan Quản lý Hàng không và Vũ trụ từ Mũi Canaveral, Florida, trên một tên lửa phóng Titan IIIE/Centaur, hai tuần trước đó tàu sinh đôi với nó, Voyager 2 được phóng đi ngày 20 tháng 8 năm 1977[21]. Dù được phóng sau Voyager 2, Voyager 1 bay đi theo một quỹ đạo hơi ngắn hơn và nhanh hơn, vì thế nó tới cả Sao Mộc và Sao Thổ trước con tàu chị em của mình.

Về chi tiết của các gói dụng cụ giống nhau trên các tàu Voyager, xêm bài viết riêng về toàn bộ Chương trình Voyager.

Sao Mộc

Voyager 1 bắt đầu chụp ảnh Sao Mộc tháng 1 năm 1979. Lần tiếp cận gần nhất của nó với Sao Mộc diễn ra ngày 5 tháng 3 năm 1979, ở khoảng cách khoảng 349,000 kilômét (217,000 dặm) từ tâm hành tinh. Vì có được độ phân giải hình ảnh lớn hơn khi tiếp cận gần hơn, đa số các quan sát Mặt Trăng, vành đai, từ trường, và môi trưởng vành đai bức xạ của hệ Sao Mộc được thực hiện trong giai đoạn 48 giờ trong lần tiếp cận gần nhất này. Voyager 1 kết thúc việc chụp ảnh hệ Sao Mộc tháng 4 năm 1979.

Hai tàu vũ trụ Voyager đã thực hiện một số phát hiện quan trọng về Sao Mộc, các vệ tinh của nó, các vành đai bức xạ, và các đĩa hành tinh chưa từng được thấy trước kia của nó. Phát hiện đáng ngạc nhiên nhất về hệ Sao Mộc là sự hiện diện của hoạt động núi lửa trên Mặt Trăng Io, chưa từng được quan sát thấy từ Trái Đất, hay bởi Pioneer 10 hay 11.

Sao Thổ

Sự hỗ trợ phóng trọng lực của Sao Mộc đã được cả hai tàu Voyager thực hiện thành công, và hai tàu bắt đầu tới thăm Sao Thổ cùng hệ thống các Mặt Trăng và vành đai của nó. Chuyến bay vào hệ Sao Thổ của Voyager 1 diễn ra tháng 11 năm 1980, với lần tiếp cận gần nhất ngày 12 tháng 11 năm 1980, khi tàu vũ trụ vào trong khoảng cách 124000 km từ các đám mây cao nhất của Sao Thổ. Các camera trên tàu vũ trụ đã phát hiện các kết cấu phức tạp trong các vành đai của Sao Thổ, và các thiết bị cảm biến xa của nó đã nghiên cứu các khí quyển của Sao Thổ cùng vệ tinh Titan lớn của nó.

Vì Pioneer 11 một năm trước đó đã phát hiện một khí quyển dày và nhiều khí trên Titan, các thiết bị điều khiển tàu vũ trụ của Jet Propulsion Laboratory đã được lựa chọn cho Voyager 1 để thực hiện một cuộc tiếp cận gần tới Titan, và cũng là cần thiết để chấm dứt Grand Tour của nó tại đó. (Về sự tiếp tục của Grand Tour, xem các đoạn Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương ở bài Voyager 2.)

Quỹ đạo phóng của nó với một đường bay ngang qua Titan đã tạo ra một sự chệch hướng trọng lực thừa khiến Voyager 1 vượt ra ngoài mặt phẳng Ecliptic, vì thế chấm dứt phi vụ khoa học hành tinh của nó. Voyager 1 đã có thể được đưa vào một quỹ đạo phóng khác, theo đó hiệu ứng súng cao su trọng lực của khối lượng Sao Thổ sẽ lái và phóng Voyager 1 ra ngoài theo đường bay qua Sao Diêm Vương. Tuy nhiên, lựa chọn này đã không được thực hiện, bởi quỹ đạo phóng khác bay qua Titan đã được quyết định để có được thêm giá trị khoa học và giảm bớt nguy cơ.[22]