"Venera 15" und "Venera 16" setzten erstmals keinen Lander mehr ab. Beide Sonden waren baugleich. Sie bestanden aus einem 5 m langen Zylinder und einer 1,4 m hohen parabolischen Antenne mit einem Durchmesser von 6 m für den Synthetic Aperture Radar (SAR), die an einem Ende des Zylinders untergebracht war. Eine 1 m große parabolische Antenne für den Radiohöhenmesser befand sich ebenfalls an diesem Ende der Sonde. Eine Wölbung an dem entgegengesetzten Ende des Zylinders trug Treibstofftanks und Antriebssysteme. Zur Stromversorgung standen zwei Solarpanels zur Verfügung. Eine 2,6 m große Antenne, die an der Seite des Zylinders angebracht war, diente der Kommunikation mit der Erde. Die Sonden wogen jeweils 4.000 kg. Venera 15 startete am 2. Juni 1983 zur Venus. Die Sonde erreichte am 10. Oktober 1983 eine Umlaufbahn und kartierte den Planeten bis zum Jahr 1984 mit Synthetic Aperture Radar.
Venera 16 verließ die Erde am 7. Juni 1983 und begann mit der Kartierung des Planeten am 14. Oktober 1983. Der Kontakt zu Venera 16 endete am 12. Juli 1984.
In einer Serie "25 Jahre bemannter Weltraumflug" ist in der DDR diese Marke mit einer Venussonde "Venera", einem Fourier-Spektrometer und einer Umlaufbahn um die Venus erschienen.