Venera 2 fue lanzada por un cohete portador Molniya, en el Cosmódromo de Baikonur.La nave espacial Venera 2 estaba equipada con cámaras, así como un magnetómetro, detectores de rayos X solares y cósmicos, detectores piezoeléctricos, trampas de iones, un contador Geiger y receptores para medir las emisiones de radio cósmicas.Durante el sobrevuelo, todos los instrumentos de Venera 2 fueron activados, lo que requiere que el contacto por radio con la nave espacial sea suspendido.Tras el sobrevuelo la nave espacial no logró restablecer la comunicación.Una investigación sobre el fallo determinó que la nave se había sobrecalentado debido a un mal funcionamiento del radiador.
