Projekt został zaaprobowany i 27 marca 1958 roku Advanced Research Projects Agency (ARPA) zleciła Space Technology Laboratories przygotowanie trzech sond księżycowych do startu jeszcze w tym samym roku, w ramach Międzynarodowego Roku Geofizycznego. Misję pierwszej sondy przeprowadziło United States Air Force. Kierownictwo misji kolejnych dwóch sond (Pioneer 1 i Pioneer 2) zostało we wrześniu 1958 roku przekazane nowo powstałej agencji NASA.
Na potrzeby śledzenia i łączności z sondami została stworzona pierwsza ogólnoświatowa sieć stacji łączności kosmicznej, obejmująca m.in. stacje na Florydzie, w Kalifornii, Millstone Hill w Massachusetts, na Hawajach, w Singapurze i Jodrell Bank w Anglii.
Konstrukcja sondy Kadłub sondy zbudowany był z materiału kompozytowego wzmocnionego włóknem szklanym i składał się z dwóch sekcji w kształcie ściętych stożków stykających się szerszą podstawą z centralnym cylindrem o średnicy 72,5 cm. Całkowita wysokość kadłuba wynosiła 76 cm. Wzdłuż osi kadłuba zainstalowano silnik rakietowy na paliwo stałe Thiokol TX-8-6 o masie 11 kg, z dyszą wylotową w dolnym stożku i wytwarzający ciąg o sile 135 kG. Silnik ten miał być włączony na sygnał radiowy ze stacji znajdującej się na wyspach Hawajskich (planowano, że po zbliżeniu do Księżyca, sonda miała stać się sztucznym satelitą Księżyca).