NASA的成立部分是对苏联成功发射人造卫星的回应，在接下来的十年中，NASA竞相将美国拉到了冷战对手的前面。多年来，在一些严重的悲剧中，近30名NASA工作人员在不同的事件中丧生，但该航天局坚持不懈，继续为继续探索我们自己以外的世界铺平道路。
阿波罗11号登月任务
1962年9月12日，当美国前总统约翰·肯尼迪在莱斯大学发表著名的“我们选择登月”的演讲时，美国在太空竞赛中已经落后于苏联。为了提高公众和国会对增加NASA预算的支持，肯尼迪发表讲话，宣布美国将在十年结束前登陆月球。
阿波罗11号任务于1969年7月16日发射，载有宇航员尼尔·阿姆斯特朗、迈克尔·柯林斯和埃德温·巴兹·奥尔德林。四天后的7月20日，奥尔德林和阿姆斯特朗通过登月舱在月球上着陆。他们一起在地球的月球表面停留了21小时36分钟。
阿波罗11号的三名机组成员于7月24日安全地降落在太平洋上。他们被回收船"大黄蜂"号接走。
人类终于完成了一项以前只有想象力才能捕捉到的壮举。据估计，全世界共有6.5亿人观看了这一事件的直播，创造了一个新的记录，直到1981年查尔斯王子与戴安娜王妃结婚之前，这一记录都无法被超越。
旅行者1号探测器
NASA的一些任务主要导致数据被传输了几年。另一些则在几十年内继续为科学家提供信息。旅行者1号和它的姊妹飞船旅行者2号当然是后者。旅行者1号于1977年9月5日首次发射，其主要任务是对土星和木星进行飞越，并将图像传回地球供研究。44年多以后，这个航天器仍然在太空中被推动，于2012年8月离开了我们的太阳系。时至今日，它仍在传输数据。
旅行者1号上有“黄金唱片”，其中包含了地球人用超过55种语言向未来的其他世界的人发出的问候。记录中还包含了从查克·贝里到贝多芬的音乐录音，以及地球人的各种图像。
旅行者1号进行了许多观察，帮助绘制了我们的太阳系。发现了木星的另外两颗卫星（Thebe和Metis），围绕木星的一个薄环，以及土星的五个新观察到的卫星，改变了围绕我们太阳旋转的天体的已知构成。
哈勃太空望远镜
1990年，人们认识到，哈勃太空望远镜捕捉图像的能力远远超过地球上的望远镜所能达到的水平。这一年的4月24日，哈勃太空望远镜通过发现号航天飞机发射进入轨道。在距离地球表面300多英里的轨道上，哈勃已经向地球传送了30多年的图像。
哈勃已经能够向地球上的人们展示我们肉眼所见之外的世界的美丽和浩瀚。海登天文馆馆长Neil deGrasse Tyson说：“无论哈勃揭示了什么--行星、密集的星域、多彩的星际星云、致命的黑洞、优雅的星系碰撞、宇宙的大规模结构--每张图片都建立了你对宇宙的私人视野。”
哈勃之所以能够保持功能，部分原因是各种服务任务使太空望远镜得到了维护和更新。最后一次服务任务是在2009年进行的。
火星探路者
作为第一个登陆火星表面的机器人探测器，火星探路者于1997年7月4日在红色星球的表面着陆。NASA还指出，火星探路者远远超过了它的预期使用寿命，它向地球传输数据直到1997年9月27日。在此期间，超过23亿比特的信息被传送回地球上的科学家，同时还有近17000张图片。
NASA公布了火星探路者进行的另外15次单独的土壤测试的信息，其中对火星表面进行了分析。测试结果表明，火星表面曾经非常潮湿和温暖。对各种岩石的分析，以及地球表面的风，有助于建立一个更好的风蚀影响地球的画面。
这个航天器由两部分组成：一个太空登陆器和一个漫游器。着陆器被命名为“卡尔·萨根纪念站”，以纪念这位已故的著名天文学家。漫游车本身被命名为Sojourner，以19世纪废奴主义者和民权领袖Sojourner Truth命名。
国际空间站
维持轨道空间站并不断为其配备人员的想法是在NASA计划的早期就有的。但这个梦想要经过多年的技术进步和国际合作才能成为现实。根据当时的美国总统罗纳德·里根的命令，NASA于1984年开始与日本太空计划和欧洲航天局合作。到1998年，这种合作将发展到包括俄罗斯的Roscosmos和加拿大航天局。
建筑工程于1998年底开始，国际空间站于2000年迎来首批宇航员。此后，一直有宇航员停留在国际空间站，有时只有三名宇航员在上面。
此后，国际空间站几乎一直在进行改进。虽然机组成员执行了这些职责的很大一部分，但他们还承担着实验和实验室研究的任务。这些结果将有助于引导人类朝着能够无限期地离开地球表面生活的方向发展。学习如何处理近乎失重、暴露于辐射和其他太空旅行的危险，只是科学家在实现这一目标之前需要克服的部分问题。
截至2021年4月，来自九个国家的244人已经登上了国际空间站。
开普勒航天器
开普勒是2009年3月7日发射的一个轨道飞行器。这个航天器的主要目的是发现和观察在银河系内的系外行星。系外行星是对存在于太阳系之外的行星体的称呼，开普勒可以通过对遥远的恒星进行观测来探测。开普勒观察恒星，看它们发出的光线是否有下降。唯一大到足以导致恒星光线明显下降的天体是一颗绕行的行星。
开普勒被设计用来监测超过10万颗恒星是否存在系外行星，最终发现了2600多颗系外行星。开普勒在2018年10月停止向地球传输信息，经过九年多的时间。
开普勒航天器的遗产是绘制了大量的系外行星，再加上它帮助科学家展示了我们银河系内还有多少行星体的知识。
自由7号任务
苏联不仅在1957年成功发射了第一颗卫星进入轨道，而且还在将人送入轨道方面击败了美国。正如《 Space》杂志所指出的，1961年4月12日，宇航员尤里·加加林在"东方一号"上围绕地球运行了108分钟。因不想落后苏联太多，NASA招募了美国海军试飞员艾伦·谢泼德，成为第一个被送入轨道的NASA宇航员。1961年5月5日，他被送上水星舱（被称为自由7号）进入太空。
虽然在亚轨道上旅行的时间比他的苏联宇航员同行要短，但谢泼德作为第一个这样做的美国人载入了历史。这振奋了美国人民的精神，因为他们看到美国仍然有能力在太空竞赛中与苏联人竞争。
谢泼德成为美国宇航局的重要人物，最终在1971年的阿波罗14号任务中在月球表面行走。
阿波罗8号
在NASA尝试人类登月任务之前，它需要证明这样做是安全的。在地球上进行的模拟只能显示这么多，而来自这些努力的数据和预测真的不能说明真正的月球着陆是什么样子。这就是阿波罗8号任务开始发挥作用的地方。
这次阿波罗任务于1968年12月21日发射到太空，搭载了三名机组人员，即宇航员弗兰克·博尔曼、小詹姆斯·阿瑟·洛弗尔和威廉·安德斯。这是第一个搭乘火箭离开的载人飞船，也是第一个从远处观察地球的飞船。
根据史密森尼航空和航天局的说法，阿波罗8号的目的是携带机组人员前往月球并返回，但不在月球表面降落。为了进行真正的登月，首先要确定阿波罗计划不仅能够到达月球，而且能够成功地绕过这个天体。
值得注意的是，阿波罗8号上的宇航员是第一个从月球轨道上拍摄地球图像的人。他们令人惊叹的照片至今仍在广泛流传。
探索者1号
如上所述，苏联政府于1957年10月4日成功发射了斯普特尼克号太空卫星，使美国政府陷入恐慌。
美国陆军弹道导弹局没有浪费任何时间，委托木星火箭将自己的卫星送入轨道。1958年1月31日，探索者1号发射升空。这颗卫星在1970年3月31日坠入地球大气层之前围绕地球运行了58,000多次。
随着探索者1号的成功，太空竞赛步入了高潮。美国政府立即建造了更多的探索者号卫星，在1958年全年尝试了四次后续发射。在总共发射的五颗探索者号中，只有三颗离开了地球的大气层。
钱德拉X射线观测站
钱德拉X射线天文台于1999年7月23日发射。由于地球本身会吸收进入其大气层的X射线，因此钱德拉需要被发射并位于地球轨道之外。在成功发射后，钱德拉因成为世界上最强大的望远镜而闻名。
NASA发射了钱德拉X射线天文台，以探测和观察来自宇宙中一些最热事件的X射线发射。根据NASA的说法，这包括从已经爆炸的恒星、黑洞周围区域和星系团中收集数据。
机上有四面敏感的镜子，它们将X射线从一个光学平台上反弹下来。这个天文台捕捉到的图像包括银河系中心的一个黑洞，暗物质与正常物质的分离，以及黑洞周围的区域。钱德拉还能够探测到整个宇宙中的黑洞，帮助科学家开始绘制出肉眼之外的浩瀚世界。
航天飞机
由于一次性使用火箭的相关费用对联邦政府的预算造成了损失，NASA的科学家们开始设想一种可重复使用的航天器，可以将宇航员安全地送入和送出太空。据Spaceline报道，设计者在1969年底提出了他们的原始航天飞机计划，NASA希望最迟在1977年实现成功发射。
第一次成功的航天飞机发射发生在1981年4月12日。在这一天，宇航员约翰·沃茨·杨和罗伯特·克里彭乘坐哥伦比亚号航天飞机被送入太空。这次任务标志着这架特殊航天飞机的第一次，直到几十年后灾难降临。2003年2月1日，哥伦比亚号在重新进入地球大气层时解体，飞船上的七名宇航员全部遇难。
在所谓的"航天飞机时代"的过程中，NASA成功发射了五架航天飞机进入太空。在这五架航天飞机之间，共执行了135次航天飞机任务，搭载了833名不同的机组成员。航天飞机计划于2011年正式结束。
维京一号
1976年7月20日，标志着NASA首次在火星上成功登陆航天器的日期。在苏联几次尝试在红色星球上降落探测器失败后，NASA的着陆使探测器可以传输90天的数据。然而，维京号探测器能够捕捉火星图像近6年。
在1982年结束传输之前，维京一号能够向地球发送超过52,000张图片，供科学家研究。它还成功地收集和分析了火星的土壤样本，其结果仍在分析中。科学家们希望这些照片能够让人们看到人类如何能够融入红色星球上的生活，特别是强调如何能够可持续地种植食物。
复杂的仪器还能够记录该星球表面在白天和夜晚不同时间的温度。这些数据与其他材料一起被用来帮助确定未来如何安全地将人类宇航员送往火星。
卡西尼-惠更斯项目
卡西尼-惠更斯项目表明，当不同的航天机构汇集他们的资源和知识来推动人类在太空探索时代的发展时，可以取得怎样的成就。这项工作的任务是探索土星及其卫星，由欧空局、NASA和意大利航天局合作完成。卡西尼-惠更斯项目的重点是泰坦卫星，特别是，它的开发是为了希望发现这个卫星的大气层中正在发生什么化学反应，以及确定泰坦上丰富的甲烷的来源。
这项任务由两个独立的航天器组成，即卡西尼号轨道器和惠更斯号探测器。卡西尼号的建造是为了持续围绕土星运行，而探测器将从卡西尼号上发射，以便它能在土卫六上降落。
总的来说，这项任务的结构是使卡西尼号轨道器和惠更斯探测器能够进行27项独立的科学调查。当惠更斯探测器在2005年安全降落在土卫六表面时，科学家们了解到该月球的表面具有湿沙的一致性，并且由微小的冰卵石组成。探测器还在地面上检测到了二氧化碳，这在土卫六的大气中是没有的。
卡西尼号继续围绕土星运行，直到2017年9月，它以坠入土星大气层并解体的方式结束了其任务。
朱诺号航天器
了解这个可能是我们太阳系中最古老的行星的形成，是了解我们自己的行星如何形成的关键。木星被认为是在我们的太阳刚刚诞生的时候开始的，它是在大量的灰尘和气体形成一个巨大的球体时形成的。
朱诺号航天器于2011年8月5日发射，旨在为NASA的科学家提供迄今为止对木星最深入的研究。这项任务是希望能够更多地了解木星的起源、大气、内部和磁层。虽然木星被观察到是一个气态的球体，但人们认为它有一个稳定和坚实的核心。根据NASA的说法，测试这一理论是该航天器任务的一个额外目标。
正如NASA所描述的并与Phys.org分享的那样，这个航天器是为了抵御从木星发出的大量辐射而建造的。当它一直围绕着这颗太阳系最大的行星运行时，朱诺号已经观察到从未见过的低空闪电，并在木星赤道附近探测到水。
斯皮策太空望远镜
斯皮策太空望远镜于2003年8月发射，它成功地成为第一个捕捉到位于我们太阳系之外的行星照片的天文台。这些行星被称为太阳系外行星，在这次任务之前，人们无法捕捉到这些天体的图像。斯皮策能够发现离地球最远的行星，它围绕着近13000光年外的一颗恒星运行。这个望远镜还能够捕捉到一个以前不为人知的土星环，一个由七颗类似地球的行星组成的围绕着一颗遥远的恒星旋转的星团，并且其向NASA展示了宇宙中最遥远星系的存在。
从斯皮策发射的图像令人叹为观止。自2003年以来，科学家们已经能够研究显示一些太阳系外行星天气状况的详细照片，以及其他行星上水蒸气的照片证明。
原本打算为期两年半的任务已经远远超出了NASA的预期。该望远镜继续发送太阳系外天体的照片，直到2020年1月30日这个项目的资金结束。