Gemäß der sowjetischen Strategie, interplanetare Raumsonden stets paarweise zu starten, folgte fünf Tage nach dem Start von Venera 5 am 10.01.1969 ihre baugleiche Schwestersonde Venera 6. Trägerrakete war eine weitere Molnija-​M 8K78M mit Block-​L. Am 16.03.1969, in über 15 Mio. km Entfernung von der Erde, wurde erfolgreich eine Kurskorrektur unternommen. Aufgrund einer anderen Bahn traf Venera 6 nur einen Tag nach Venera 5 an der Venus ein. Der Abstieg der Landekapsel auf der Schattenseite des Planeten begann am 17.05.1969. Über 51 min übertrugen die Meßgeräte ihre Daten. Zweimal wurden Proben der Atmosphäre genommen und analysiert, wobei dies bewußt bei anderen Außendrücken erfolgte, als bei Venera 5. Mehr als 70 Druck– und über 50 Temperaturmessungen fanden während des Abstiegs statt. Die atmosphärische Dichte konnte hingegen nicht direkt bestimmt werden, da das entsprechende Instrument ebenso wie das Photometer ausgefallen war. Dann wurde auch dieser Landekörper in etwa 18 km Höhe (andere Quellen sprechen von 10…12 km) bei einem Druck von 27 bar und einer Temperatur von deutlich über 300° C zerstört. Die gewonnenen Meßwerte beider Missionen bestätigten die seit Anfang 1968 auf internationalen Konferenzen diskutierten Meßwerte und Berechnungen früherer amerikanischer und sowjetischer Missionen zur Venus. Die atmosphärischen Untersuchungen der letzten drei Venera Sonden waren soweit konsistent, daß sich die Wissenschaftler und Ingenieure nun dem Ziel widmen konnten, tatsächlich Meßwerte von der Venus-​Oberfläche zu übertragen. Die nächsten beiden sowjetischen Venus-​Lander wurden für einen Druck von bis zu 180 bar ausgelegt. Das war deutlich mehr, als die Wissenschaftler berechnet hatten und schließlich auch gemessen wurde. Doch die Ingenieure am Babakin Institut wollten den Erfolg um jeden Preis. Und tatsächlich übertrug Venera 7 im Dezember 1970 die ersten Meßdaten von der Planetenoberfläche.