L'instrument principal des satellites Ionosfernaïa Laboratoria était une sonde ionosphérique à impulsions. Un signal était envoyé "verticalement" dans la ionosphère. L'émission intervenait chaque minute et durait une seconde. La fréquence du signal était comprise entre 2 et      13,4 MHz. Des stations de réception étaient disposées sur tout le territoire soviétique. L'analyse des signaux reçus a permis de récolter de nombreuses informations sur la concentration en électrons des couches supérieures de l'atmosphère.

D'autres instruments permettaient d'étudier l'intensité des rayonnements solaires ultraviolets (dans des longueurs d'ondes allant de 3 à 1 500 Anström), les rayons cosmiques et les radiations.

Les données étaient d'abord enregistrées sur bandes magnétiques, puis elles étaient envoyées au sol par télémétrie quand le satellite entrait dans une zone de visibilité.