Все было готово в ночь с 29 на 30 января, но погода была против: сильный ветер на высоте заставил отложить запуск. На следующий день погодные условия стали лучше, и незадолго до 23 часов «Юнона-1» была отправлена в космос. Наблюдать за запуском прибыл генерал Медарис, но вряд ли он был один. Несмотря на строжайшую секретность, которую он сам приказал соблюдать, слухи просочились, и тысячи наблюдателей, собравшиеся на соседних пляжах, под ободряющие возгласы наслаждались зрелищем. Фон Браун, Пикеринг и Ван Аллен ждали в центре связи Пентагона.
«Юнона» состояла из четырех ступеней, включая первую ступень «Юпитер-С». Четырнадцать небольших ракет «Серджент», расположенные в контейнере в виде барабана, составляли остальные ступени, причем одиннадцать ракет находились во внешнем кольце (вторая ступень) и три внутри кольца (третья ступень), и «Эксплорер» располагался над ними. Запускаемые в нужной последовательности первые три ступени израсходуют свое топливо и затем отделятся после догорания. Наконец, четвертая ступень, сам «Эксплорер», будет запущен на орбиту последней ракетой «Серджент». После того как ракета той ночью устремилась в небо, прошло времени больше, чем планировалось, когда наконец было получено подтверждение, что «Эксплорер-1» достиг орбиты. Объяснялось это различными причинами, в частности тем, что спутник находился какое-то время вне зоны действия ближайшей станции слежения, но ожидание наконец было вознаграждено положительной вестью: запуск «Эксплорера-1» стал успешным!
«Ни одна станция слежения ничего не слышала, — вспоминал позже фон Браун. — Казалось, это продолжалось часами. Тем временем мы старались делать вид, что ничего не произошло, нам приходилось улыбаться и убеждать друг друга, что все идет наилучшим образом». Эйзенхауэр сделал краткое публичное заявление о том, что Соединенные Штаты запустили на орбиту вокруг Земли научный спутник, как часть своего вклада в МГГ. С глазу на глаз он сказал своему помощнику, который первым сообщил ему новость об успехе «Эксплорера»: «Это прекрасно. Теперь я чувствую себя, безусловно, намного лучше».
«Эксплорер-1» летал по эллиптической орбите, меняющейся от 350 км в ближайшей точке от Земли до 2500 км над планетой. Он совершал один оборот за 114,8 минут, или 12,54 витка в сутки, и совершил всего 58 000 витков, прежде чем вернулся в земную атмосферу и сгорел 31 марта 1970 года. Он продолжал передавать данные с орбиты до 23 мая 1958 года. Эйзенхауэр и весь американский народ чувствовали громадное удовлетворение, что американская космическая программа достигла реальной доли успеха. В марте 1958 года «Авангард», наконец, выведет на орбиту свой спутник, вслед за которым 26 марта произойдет второй успешный запуск «Эксплорера» — «Эксплорера-3». (Ранее в марте «Эксплорер-2» не выйдет на орбиту вследствие неисправности четвертой ступени ракеты-носителя «Юнона-1».)