Die US Raumsonde Deep Impact erreichte am 04.07.2005 nach mehrmonatigem Flug ihr Ziel, den Kometen Tempel 1. Bereits einige Wochen zuvor hatte die wissenschaftliche Erkundung des Kometen begonnen. Dann begann die letzte Annäherungsphase. Am 23.06.2005 steuerte ein erstes Targeting Maneuver Deep Impact auf einen Kurs, bei dem der Komet innerhalb eines 100 km breiten Zielkorridors lag. Ein zweites TM verfeinerte die Zielabweichung am 02.07.2005 auf nur noch 15 km. Schließlich erfolgte am 03.07.2005 um 06:07 UTC die Abtrennung der Impaktor Sonde. Vorgespannte Federn versetzten dem Impaktor einen Impuls in Richtung Ziel, während die Vorbeiflugsonde kurz darauf ein Bahnmanöver unternahm, um selbst einen Zusammenprall mit dem Kometen zu vermeiden. Der Impaktor steuerte unterdessen autonom den hellsten Punkt auf der Oberfläche von Tempel 1 an. Nach insgesamt drei Impactor Targeting Manoeuvers (ITMs) schlug die Sonde am 04.07.2005 um 05:52 UTC auf dem Kometenkern auf. Bis zu diesem Augenblick hatte der Impactor Targeting Sensor (ITS), ein 12 cm Teleskop, Aufnahmen des Kometen geliefert. Allerdings mit deutlich schlechterer Auflösung als erwartet. Ohnehin wurden mehr Ergebnisse von der Flotte anderer Raumteleskope erwartet, die den Aufprall beobachteten. Zu den beteiligten Instrumenten zählten die Teleskope an Bord von Hubble, Spitzer, Chandra, GALEX, SWAS und Swift sowie der Raumsonde Rosetta. Und natürlich beobachtete die Deep Imapct Muttersonde aus rund 8.600 km Entfernung das Ereignis. Dazu verfügte sie über das High-​Resolution Instrument (HRI), ein 30 cm Cassegrain-​Teleskop, das das eintreffende Licht gleichzeitig an eine Multispektral CCD-​Kamera und an ein Infrarotspektrometer weiterleitete. Ferner beobachtete das Medium-​Resolution Instrument (MRI), ein 12 cm Cassegrain-​Teleskop, das Geschehen. Auch das MRI arbeitete auf verschiedenen Spektralbereichen, die teilweise deckungsgleich mit denen des HRI waren, teils aber auch dessen Beobachtungen ergänzten.
Am 03.08.2005 endete nach dem Übertragen der letzten beim Vorbeiflug an Tempel 1 gewonnenen wissenschaftlichen Daten die primäre wissenschaftliche Mission von Deep Impact. Da die Sonde den Vorbeiflug aber in sehr gutem Zustand überstanden hatte und noch über reichlich Treibstoffreserven verfügte, suchte die NASA schon bald nach neuen wissenschaftlichen Zielen. Ein Vorschlag war, Deep Impact zu einem weiteren Kometen zu schicken (DIXI - Deep Impact Extended Investigation of Comets). Andere Wissenschaftler schlugen eine erweiterte Mission unter dem Namen EPOCh (Extrasolar Planet Observations and Characterization) vor, bei der das HRI Instrument dazu genutzt werden sollte, um bei anderen Sternen nach erdähnlichen Planeten zu suchen. Im Sommer 2007 gab die NASA schließlich bekannt, eine kombinierte Mission unter dem Namen EPOXI (Extrasolar Planet Observation / Extended Investigation of Comets) unternehmen zu wollen. 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.