Cependant, c’est avec les cinq sondes qui parviendront en 1986 à proximité de la comète de Halley que commence pleinement l’étude spatiale des comètes. Son résultat le plus connu est la première image d’un noyau cométaire, obtenue par la sonde européenne Giotto. La suite est tout aussi glorieuse. Frustrée de ne pas avoir pu se joindre à l’exploration de Halley, la NASA se lance à fond dans l’exploration cométaire avec toute une série de missions ; la première, en 1998, est la mission technologique Deep Space 1, destinée à tester la propulsion ionique mais qui fournit en bonus la seconde image d’un noyau cométaire, celui de 19P/Borrelly. Puis viennent plusieurs missions spécialement dédiées : la mission Stardust, lancée en 1999 et qui rapporte en 2006 des grains éjectés par 81P/Wild 2, suivie de la sonde perdue Contour de 2002, puis de Deep Impact dont un élément frappe avec succès la comète 9P/Tempel 1 en 2005 ; rebaptisée EPOXY, cette sonde survole 103P/Hartley 2 en 2010.
Plusieurs satellites artificiels terrestres moins spécialisée obtiennent de beaux résultats sur les comètes : le satellite américain SWAS lancé en 1998, puis les satellites européens Odin en 2001 et Herschel en 2009. Le Télescope spatial Hubble, lancé en 1990 et qui est toujours en service, n’est bien entendu pas en reste. Mais la mission la plus impressionnante est incontestablement la sonde de l’Agence spatiale européenne Rosetta : lancée en 2003, cette sonde atteint en 2014 la comète « Chury », se met en orbite autour et y dépose le robot Philae. Elle accompagne toujours cette comète, en faisant des images et analysant ses éjecta, et finira par disparaître avec elle aux confins du Système solaire.