금성은 태양 주위를 평균 거리 약 1억 600만 km를 두고, 224.7일을 주기로 공전하고 있다. 태양계의 행성들 중에서 금성의 궤도가 가장 원에 가깝다. 궤도 이심률은 0.01 이하이다. 내합 시에 지구에 가장 가까워지는데, 이때 거리는 약 4000만 km이다. 금성의 회합 주기는 584일이다.

금성은 243일을 주기로 자전한다. 태양계의 여덟 행성 중에서 가장 느린 자전 속도이다. 따라서 금성에서의 하루는 거의 1년과 맞먹는다. 적도에서 금성 표면은 시속 6.5km로 자전하는데, 지구 적도에서의 속도는 1600km에 달한다. 금성의 태양일은 116.75일이다. 따라서 금성 표면의 관측자는 태양이 매 116.75일마다 서에서 떠서 동으로 지는 것을 관찰하게 된다. 금성의 자전은 여느 행성과는 달리 북반구에서 보았을 때 시계방향으로 자전하고 그 속도 또한 매우 느리다. 이것은 금성의 자전 속도가 처음으로 측정된 이후 풀리지 않은 의문 거리이다. 원시 태양계 원반에서 금성이 처음 생겼을 때는 그 자전 속도가 지금에 비해 훨씬 빨랐을 것으로 여겨지지만 수십억 년의 시간이 흐르면서 무겁고 두꺼운 대기에 작용하는 조석 효과가 금성의 자전 속도를 늦추었을 수 있다고 한다.

금성 궤도의 신기한 점의 하나는 금성의 지구와의 회합 주기인 584일이 거의 정확히 금성의 태양일 길이의 다섯 배와 일치한다는 것이다. (584 = 116.75 * 5) 이 현상이 전적으로 우연에 의한 것인지 아니면 지구의 기조력에 의한 공명인지는 아직 불명확하다.

금성에는 위성이 없는 것으로 알려져 있지만, 소행성 2002 VE68은 현재 금성과 유사위성궤도 관계를 유지하고 있다.

2006년 10월에 칼텍의 알렉스 알레미와 대이비드 스테벤손에 의한 연구에 따르면 수십억 년 전에 금성은 대충돌에 의하여 형성된, 최소한 하나의 위성을 가지고 있었던 것 같다. 천만 년 정도 후에 또 다른 대 충돌에 의하여 금성의 자전 축이 뒤집혀졌고, 자전축이 바뀌었기 때문에 위성과 금성 사이의 기조력으로 인하여 위성이 점차 각운동량을 잃고 금성에 충돌하였다고 하는 설이 제시되었다.

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