Der Aufbau der beiden Voyager-Sonden war größtenteils identisch. Allerdings wurde die Elektronik von Voyager 1 stärker abgeschirmt, da die Sonde dem Jupiter näher kommen sollte als Voyager 2.

Jede Sonde bestand aus einem zehneckigen Bus, 47 Zentimeter hoch und 178 Zentimeter im Durchmesser. Darauf war eine Parabol-Hochleistungsantenne mit 3,66 Meter Durchmesser montiert. Der Großteil der wissenschaftlichen Instrumente war auf einer beweglichen Scanplattform an einem 2,50 Meter langen Ausleger montiert. Die Magnetometer waren auf der gegenüberliegenden Seite aueinem separaten 13 Meter langen Ausleger untergebracht. Ein dritter Ausleger nahm die Radioisotopenbatterien auf.

Die Sonden waren drei-Achsen-stabilisiert. Die Kommunikation erfolgte über die Hochleistungsantenne sowohl im X-Band als auch im S-Band. Eine Antenne mit niedrigerer Leistung stand als Backup zur Verfügung. Die Voyager-Sonden waren die ersten, die das X-Band als primäre Telemetrie-Frequenz nutzten.

Aufgrund der großen Entfernung und der damit verbundenen Zeitverzögerung bei der Kommandierung waren die Sonden auf eine sehr autonome Arbeitsweise ausgelegt. Dafür waren die sonden mit drei verschiedenen redundanten Computersystemen ausgestattet, dem Computer Command Subsystem (CCS), dem Altitude and Articulation Control System (AACS)und dem Flight Data Subsystem (FDS).
 

(Zeichnung: Voyager Project Home Page)