Kosmosondilo estas veturilo, kiu esplorvojaĝas en la ekstertera kosmo sen homa anaro. Ĝi do estas teleregata aŭ aŭtonome stirata, kutime en reĝimo miksa inter tiuj du. Ĝi uzatas por esplorado ne nur la sunsistemo sed ankaŭa la interstela medion.
Kelkaj ekskluzivigas de la nocio ĉiujn ĉirkaŭterajn satelitojn kaj konsideras nur veturilojn, kiuj foriras el la tera gravita kampo kaj superas la eskapan rapidon. Ju pli granda estas la distanco inter sondilo kaj la Tero, des malpli eblas dependi de teleregado, ĉar la lumrapido limas la reag-kapablon de telereganto.
La unua kosmosondilo (laŭ la malpli strikta difino) estis Sputnik 1, lanĉita je la 4-a de oktobro 1957 de Sovetio. Verŝajne ĝi servis precipe por provi kaj pruvi la uzatan teknikon. Kvankam ĝi radie sendis signalojn, tiuj verŝajne celis nur pruvi ĝian funkciadon kaj ne reprezentis la rezultojn de iuj mezuradoj. Postaj sondiloj tamen faris mezuradojn pri la kosmo ĝenerale aŭ pri diversaj astroj.
Male al kelkfoje trovata opinio kosmoveturiloj, kiuj plenumas komercan taskon pri la tero, ne estas sondiloj. Tiaj veturiloj estas ekzemple komunikaj satelitoj por transsendo de telefonaj, radiaj aŭ televidaj informoj aŭ satelitoj, kiuj servas surteran navigadon, ekzemple por la sistemo GPS.