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Aufbau und Instrumente
Die Sonde wog beim Start rund 370 Kilogramm, inklusive 33,5 Kilogramm Treibstoff für Lagekontrolle und leichte Kurskorrekturen. Dominiert wurde ihr Aussehen von der großen, schwarzen Hauptantenne, mit der Daten zur Erde gefunkt wurden, und der vom restlichen Raumschiff etwas abstehenden und für die Stromversorgung zuständigen RTGRadioisotope thermoelectric generator (RTG)
Stromerzeuger, der die Wärme von radioaktiven Materialien (z.B. Plutonium) in Strom umwandelt, und somit kein Sonnenlicht benötigt.  (rechts im Bild).

Die Elektronik war in einem rechteckigen Gehäuse mit einer Seitenlänge von 1,65 Metern untergebracht. Davon standen insgesamt 4 Antennen zur Seite ab, die interne Messgeräte mit Daten versorgten. Kombiniert waren die Antennen 72 Meter lang.

Um das Lagekontrollsystem so einfach wie möglich zu halten, drehte sich die Sonde mehrmals pro Minute um die eigene Achse. Durch diese Bauart eine Menge Kontrolldüsen und Sensoren eingespart, und der Aufbau der Sonde somit vereinfacht und Gewicht eingespart.

Eine Kamera war nicht an Bord, was bei einer sogenannten spin-stabilisierte Sonde auch nur schwer zu machen ist. Bilder von den Sonnenpolen gibt es somit bis heute nicht, weswegen Ulysses in der Öffentlichkeit auch keinen solch hohen Stellenwert hatte, wie z.B. Marsorbiter bzw. Lander.

Die Hauptaufgabe bestant aus der Vermessung der direkten und indirekten Sonnenumgebung. Daher wurde das das komplizierte und im 11-jährigen Rhythmus schwankende Magnetfeld vermessen, abgestrahlten Radio- und Plasmawellen, der Sonnenwind, kosmische Strahlen, Röntgen- und Gamastrahlen.

Start und Reise
Gestartet wurde Ulysses am 6. Oktober 1990 an Bord des Space-Shuttle Discovery während der STS-41 Mission. Obwohl die Sonde nur 367 Kilogramm auf die Waage brachte, war das Shuttle die einzige Startrakete, mit der die Sonde auf die Reise gebracht werden konnte. Die kleine Sonde war während des Starts in der großen Ladebucht des Shuttles montiert, und wurde danach in einer niedrigen Erdumlaufbahn ausgesetzt. Mitsamt einer leistungsstarken Oberstufe, der Inertial Upper Stage (IUS), mit deren Hilfe die Sonde zum ersten Ziel, dem Planeten JupiterJupiter
Größter Planet in unserem Sonnensystem, er zählt zur Kategorie der Gasriesen. Jupiter wurde mehrere Jahre von der Raumsonde Galileo aus einer Umlaufbahn untersucht, mit Juno ist die nächste Sonde bereits im Bau.  beschleunigt wurde.

Im Bild ist die Oberstufe zu erkennen, kurz nach dem sie aus der Shuttle-Laderampe gestoßen wurde (bessere Bilder scheint es im Internet nicht zu geben). Die eigentliche Sonde ist ganz rechts angebracht, aufgrund ihrer geringen Größe kaum auszumachen. Die Oberstufe wurde benötigt, um die Sonde auf korrekten Kurs Richtung Jupiter zu befördern, den sie in damals rekordverdächtigen eineinhalb Jahren erreichte.

Ziel war eine polare Umlaufbahn umd die Sonne. Bis heute gibt es keine Rakete, die eine Sonde auf direktem Weg in solch eine Umlaufbahn befördern kann, daher war ein Gravity-Assist (GA)Gravity Assist (GA)
Angewendetes Verfahren, um mittels eines nahen Vorbeiflugs an einem Planeten die Richtung und die Geschwindigkeit einer Raumsonde zu beeinflussen. Wird auch gern Swing-By genannt.  am größten Planeten unseres Sonnensystems unabdingbar. Normalerweise wird ein GA dazu verwendet, Sonden zu beschleunigen, damit sie weiter entfernte Planeten erreichen können. Wie z.B. die Sonde Voyager 2Voyager 2
Raumsonde der NASA, die die Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun besucht hat. , die gleich an drei Planeten Kraft für den Weiterflug tankte. Im Fall Ulyssey benötigte man die Gravitationskraft des Planeten jedoch, um sie aus der Ekliptik herauszuschleudern.

Dies klappte auch wunderbar, am 8. Februar 1992 flog sie in nur 6,4 Jupiterradien Entfernung an dem Gasriesen vorbei. Das Manöver brachte die Sonde in die gewünschte polare Umlaufbahn, mit einer InklinationInklination
Bahnneigung eines Körpers gegen den Äquator des Elterngestirns. Ein Erdorbiter in einer Bahn mit z.B. 90° Inklination fliegt genau über die Pole.  von 80,2 flog sie am 13. September 1994 über den Südpol der Sonne.

Im Laufe ihrer Dienstjahre hat sie insgesamt fast drei komplette Sonnenumläufe absolviert, ist jeweils dreimal über den Süd- und den Nordpol geflogen. Der letzte Überflug ereignete sich am 14. Januar 2008, bevor die Mission am 30. Juni 2009 für beendet erklärt wurde.

Das Projekt wurde hocherfolgreich abgeschlossen, und die Sonde war eine derer mit der längsten Dienstzeit in der Geschichte der Raumfahrt.