Старт АМС «Венера-14» был осуществлен 4 ноября 1981 года в 05:31:00 UTC с космодрома Байконур, с помощью ракеты-носителя «Протон-К» с разгонным блоком ДМ. Вес АМС «Венера-14» при старте составлял 760 кг.

Через четыре месяца после старта, 5 марта 1982 года, спускаемый аппарат «Венеры-14» отделился от орбитального модуля и вошёл в атмосферу Венеры. После входа в атмосферу, ещё до раскрытия парашюта от датчиков перегрузок были получены данные, позволившие установить температуру и давление на высотах от 110 до 65 км. Когда до поверхности Венеры оставалось 60 км, раскрылся парашют, и заработали основные приборы для исследования атмосферы. Парашют был отстёгнут на высоте 50 км, и спускаемый аппарат продолжил спуск, используя аэродинамическое торможение. Было определено количество различных элементов, изотопов, соединений, включая водяной пар, в атмосфере Венеры. Установлено, что 80 процентов всего солнечного излучения поглощается на высотах 50-60 км, где дуют наиболее сильные ветры. Зафиксировано строение облаков, определена освещённость в нижней их части.

Спускаемый аппарат «Венеры-14» совершил посадку на планету в точке с координатами: 13° ю. ш. 310° в. д.. Район посадки — область Фебы (Phoebe Regio), в 950 километрах к юго-западу от места посадки спускаемого аппарата «Венеры-13».

После посадки спускаемый аппарат «Венеры-14» передал панорамное изображение окружающего венерианского пейзажа. С помощью автоматического бура были взяты образцы грунта, помещённые затем для исследования в специальную камеру. От рентгеновского флуоресцентного спектрометра принято 20 спектров, определено количество основных элементов в пробе и установлено, что порода в месте посадки — аналог земного океанического толеитового базальта.

Спускаемый аппарат функционировал в течение 57 минут при расчётном времени 32 минуты, в условиях экстремальных температуры и давления (около 466,85 °C и 95,6 бар на поверхности планеты).