Als achte Mission innerhalb des NASA „Discovery“ Programms startete am 12.01.2005 von Cape Canaveral mit einer Delta 7925H PAM-​D die Raumsonde Deep Impact. Das „Discovery“ Programm war Anfang der 1990^er Jahre initiiert worden, um mit einem ähnlichen Ansatz wie seinerzeit bei den Explorer Satelliten kostengünstige und doch anspruchsvolle Tiefraummissionen zu verwirklichen. Tatsächlich entsprangen dem Programm einige sehr bedeutende Forschungsmissionen, zu denen sicher auch Deep Impact zu zählen ist. Die Sonde erreichte zunächst eine erdnahe Parkbahn in nur 167 km Höhe, bevor die Star-​48 V Kickstufe zündete und die Sonde aus dem Schwerefeld der Erde herausbeschleunigte. Ziel war eine heliozentrische Bahn zwischen 0,981 und 1,628 AU. Für den 03.07.2005 war dann ein Rendezvous mit dem Kometen 9P/Tempel-​1  vorgesehen. Doch schon kurz nach dem Start begannen die Probleme. Ursprünglich hatte die Mission bereits ein Jahr früher stattfinden sollen. Aber die Fertigstellung von Deep Impact hatte sich immer wieder verzögert. Statt nach dem Start einen Vorbeiflug an der Sonne zu absolvieren, um Schwung zu holen, flog Deep Impact darum 9P/Tempel-​1  nun direkt an. Das war nur durch den Einsatz der stärkeren „Heavy“ Variante der Delta 7925 möglich. Gleichzeitig verkürzte sich die gesamte Missionsdauer auf nur noch sieben Monate. Daher blieb auch nicht viel Zeit, etwaige Fehler zu beheben. Und der erste machte sich bereits unmittelbar nach dem Start bemerkbar. Ein zu empfindlich eingestellter Sensor schickte Deep Impact in den „safe mode“. Der Fehler war rasch korrigiert. Schwerwiegender war dagegen die registrierte Unschärfe der Bilder der HRI Kamera. Das High Resolution Instrument sollte eigentlich eine maximale Auflösung von 1,4 m erreichen. Doch eine fehlerhafte Kalibrierung am Boden reduzierte den Wert auf 8 m. Der ideale Fokus lag leicht außerhalb des einstellbaren Bereiches. Das ließ sich zwar nicht ändern, immerhin aber teilweise am Computer kompensieren. Wenn auch um den Preis eines höheren Bildrauschens. Der weitere Anflug auf den Kometen erfolgte ohne neue Probleme. Am 23.06.2005 begann der Endanflug auf 9P/Tempel-​1 . Dann, am 03.07.2005, wurde der Impaktor abgetrennt, eine 372 kg schwere Sonde, die am nächsten Tag auf dem Kometenkern aufschlagen und einen großen Krater schlagen sollte. Während die Muttersonde mit einem Bremsmanöver ihren weiteren Vorbeiflug verzögerte, orientierte sich der Impaktor selbsttätig auf einen Punkt im sonnenbeschienenen Teil des Kometen. Vier Bahnmanöver präzisierten den Anflug, währenddessen die Kameras von Deep Impact und Impaktor Bilder zur Erde übertrugen. Letzterer übermittelte aus 30 km Entfernung das letzte Bild. Dann schlug die Sonde einen Krater in den Kometen. Das Ereignis beobachteten und analysierten die vorbeifliegenden Muttersonde sowie verschiedene irdische Observatorien (u.a. XMM, HST). Doch der Aufprall produzierte ein unerwartetes Verhalten. Zunächst konnte für etwa ¹⁄₅₀ Sekunde ein heller Blitz beobachtet werden. Dann dehnte sich langsam eine große Gas– und Staubwolke aus. Diese versperrte auch nach 13 Minuten noch den Blick auf den Krater, als Deep Impact dem Befehl folgte, sich von 9P/Tempel-​1  abzuwenden. Der Schutzschild schützte die Sonde nun vor den vermehrt auftreffenden Staubpartikeln, verhinderte aber auch eine weitere visuelle Verfolgung der Ereignisse. Auch wenn der Krater, dem das besondere Interesse der Wissenschaftler gegolten hatte, nicht untersucht werden konnte, lieferte die Mission doch rund 4.500 Bilder des Kometen und eine Fülle an Meßdaten. Vermutlich einige 1.000(!) Tonnen Staub und Eis hatte der Impaktor aus dem Kometen herausgeschlagen. Mit der Übermittlung der letzten Daten war die Mission von Deep Impact eigentlich beendet. Die Treibstoffreserven hätten aber für den Vorbeiflug an einem weiteren Kometen gereicht. Die NASA deaktivierte Deep Impact zunächst, hoffte aber auf die Möglichkeit, eine Finanzierung für weitere Experimente zu finden. Von den Wissenschaftlern gingen verschiedene Vorschläge zur Fortführung der Mission ein. Bis zum Sommer 2007 wurde aus den Entwürfen DIXI (Deep Impact Extended Investigation) und EPOCh (Extrasolar Planet Observation and Characterisation) die Mission EPOXI (Extrasolar Planet Observation and Deep Impact Extended Investigation) konzipiert. Nach einem Vorbeiflug an der Erde konnte Deep Impact Kurs auf den Kometen Boethin nehmen, der so ein Jahr später erreichbar war. Unterwegs sollte die Sonde noch das Licht von drei Sternen auf Transits von extrasolaren Planeten untersuchen. Das für den 05.12.2008 geplante Rendezvous mit 85P/Boethin kam jedoch nicht zustande, da der Komet nicht mehr auffindbar war. Daraufhin wurde als neues Ziel 103P/Hartley 2 ausgewählt, der am 11.10.2010 erreicht werden sollte. Tatsächlich fand die maximale Annäherung auf 700 km Entfernung am 04.11.2010 statt. Und nochmals lieferte die Sonde erstaunliche Bilder. Hartley 2 erwies sich als hantelförmiges Objekt von etwa 2,2 km Länge. Erstaunlich gering blieb die Freisetzung von Staub, wofür die Wissenschaftler zunächst keine Erklärung hatten. Anfang 2012 lieferte Deep Impact dann aus großer Entfernung Daten des Kometen C/2009 P1 . Und im Juni 2013 erste Bilder des Kometen ISON. Anfang August 2013 kam die EPOXI Mission zu einem letztlich doch überraschenden Ende, als es der NASA nicht mehr gelang, Funkkontakt zu der Sonde aufzubauen. Vermutlich hatte sie ein Softwarefehler in eine unkontrollierbare Taumelbewegung versetzt.