当美国航空航天局（NASA）于1958年10月1日成立时，人类还从未进入过太空。我们对大多数行星的模样一无所知。我们没近距离观察过彗星和小行星。踏上另一个星球更是痴人说梦的事。可只过了短短六十年，今天我们对太空的认识已经远超此前的想象。
NASA的主要目标在于扩展我们对于太空的认识，开发能将人类送至其他恒星的航天器。它一直沉着地应对着这些挑战，从登陆月球，到取得遥远世界的奇妙影像。它源源不绝地回馈给我们精彩纷呈的科学成果。而NASA的千里之行才刚刚开始，更多能翻天覆地的进展仍在未来等待。尽管NASA在过去六十年间取得了令人惊叹的成就，但其最辉煌的时代远未到来。
1958年10月1日，美国航空航天局（The National Aeronautics and Space Administration，缩写为NASA）成立，并发展成面向民用和科研的太空机构。NASA脱胎自国家航空咨询委员会，伴随着美国航天机构究竟要为民用还是军用服务的争论诞生。在大量科学家和研究者的支持下，民用意见最终胜出。NASA初始雇员8000人，年度经费10亿美元。
今天它麾下员工超过17000人，年经费额有190多亿美元。感谢那些为和平用途抗争到底的先驱们，今天的NASA已经成为全球空间科学和探索的翘楚。
1958年10月11日，NASA使用雷神–艾布尔火箭发射了第一艘飞行器，先驱者1号（Pioneer 1）。先驱者1号本来雄心勃勃准备前往月球，但一个编程错误让其在发射后不到两天就坠落地面。1959年3月3日，先驱者4号发射。它是美国第一艘飞越月球的飞行器。
1959年5月28日，艾布尔和巴克成为第一对经过空间飞行后，活着返回地面的猴子。1961年5月5日，阿兰·谢泼德乘坐自由7号宇宙飞船，成为第二个进入太空的人（比苏联宇航员尤里·加加林晚了几周）。在15分钟的飞行中，飞船最高到达海拔187.5千米的外层空间。
1962年2月20日，约翰·格伦成为第一个环绕地球飞行的美国宇航员。1962年7月10日，第一颗通讯卫星——特斯拉1号发射。
1965年3月23日，搭乘双子星3号，第一次有两名美国宇航员同时进入太空。1965年7月15日，水手4号传回第一张火星近景照片。1966年6月2日，第一艘美国无人飞船——勘探者1号降落月球。1968年12月21~27日，阿波罗8号实现第一次载人环月球航行。1969年7月21日，阿波罗11号宇航员尼尔斯·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林成为首次踏上另一个星球表面的地球人。
这项人类历史的壮举结束了美苏之间的太空竞赛。阿姆斯特朗和奥尔德林搭载的小鹰号登陆舱于7月20日下午着陆，但阿姆斯特朗直到7月21日早晨才出舱踏出了“人类的一大步”，奥尔德林紧随其后。两人在月球表面进行了多项实验，采集了月球岩石，拍摄了大量照片，并在返航前将一块铭牌留在了月球。阿波罗登月不仅是NASA的里程碑，也是全人类取得的最伟大成就之一。
1970年4月11~17日，阿波罗13号经历灾难性的任务失败后脱险。1971年7月26~8月7日，阿波罗15号完成首个使用月球车的长时间月球任务。1971年11月14日，水手9号成为首个环绕另一行星（火星）的飞行器。1972年3月3~1973年4月6日，先驱者10号和11号发射并前往木星和土星。1972年12月7~19日，阿波罗17号完成最后一次载人月球任务。
1973年5月14日，美国首个太空站——天空实验室，发射升空。澳大利亚一小镇开玩笑地给NASA开了一张乱扔垃圾的罚单，因为1979年，天空试验站的碎片掉落进了大气层。1975年7月15~24日，与苏联合作开展阿波罗—联盟测试计划。1976年7月20日，海盗1号成为人类首个降落在火星表面的飞行器。它运行超过6年时间，在这颗红色行星上寻找生命迹象，并拍摄了大量令人震撼的火星景色。
1976年9月3日，海盗2号成功降落在火星表面。
1977年8月20日，1965年夏天，NASA的科学家发现每隔176年就会有一次罕见的行星排列，使得飞行器可以沿着“太阳系大环游”路线造访木星、土星、天王星和海王星。这项发现最终促成了旅行者计划，包括旅行者1号和2号两艘飞行器。前者于1977年9月5日发射，后者于1977年8月20日发射。两个旅行者首次拍摄到四大行星及各自卫星的照片。
人类第一次得以近距离观察土星环，木星条纹以及其他行星景象。速度更快的旅行者1号还成为首个飞离太阳系的人造飞行器。两艘飞行器目前正飞入星际空间，而且仍在传回信号。旅行者1号和2号向人类展示了前所未见的外层太阳系。1978年12月4日，先驱者金星轨道飞行器进入环金星轨道。1981年4月12日，宇航员约翰·杨和罗伯特·克里平驾驶航天飞机进行首次飞行。哥伦比亚号成为世界上首个可以重复使用的空间飞行器。
航天飞机可以在轨道上运行数星期后再返回地球并在跑道上降落。这是自1975年后，美国首次载人飞行，并作为NASA最重要的事件之一载入史册。航天飞机计划接下来大获成功，一共建造了5艘，完成了133次飞行任务，但亦代价不菲。两次任务经历了失败的惨剧：1986年挑战者号发射后不久就在空中爆炸，7名宇航员丧生；2003年哥伦比亚号在返回地面途中解体，同样造成7名宇航员罹难。
NASA在第二次航天飞机发射时就不再把运载火箭涂成白色，因为他们发现油漆会让火箭重量增加270千克。
1983年6月18~24日，萨莉·赖德成为美国首位进入太空的女性。1984年4月6~13日，挑战者号航天飞机完成首个卫星在轨维修任务。1986年1月24~1989年8月25日，旅行者2号先后传回天王星和海王星的近景照片，揭开了这两个冰态巨行星的神秘面具。探测器拍摄的行星及其卫星照片让人惊叹。
直到今天，它仍然是唯一造访过这两个行星的飞行器。旅行者2号拍摄的天王星照片。1986年1月24日，旅行者2号进行了首次也是唯一次天王星掠近飞行。1989年5月4日，麦哲伦号航天器发射，前往测绘金星表面。1989年8月25日，旅行者2号进行首次也是唯一次海王星掠近飞行。1989年10月18日，伽利略号航天器发射，其任务是环绕木星进行探测。1990年4月24日，哈勃太空望远镜发射升空。
作为NASA天文学项目之冠，哈勃是当时最具雄心的太空望远镜。哈勃望远镜长13.2米，质量接近11000千克，由发现号航天飞机送入轨道。但是，运行后不久就发现它的主镜片有严重瑕疵，导致所拍摄的深空宇宙图片出现模糊。直到1993年11月奋进号航天飞机成员才通过一次非常复杂的维修任务使其恢复正常。之后很快，它就开始完全改变我们对整个宇宙的认识。哈勃探测的对象从绚丽的星云到遥远的星系无所不包。
它帮助我们确定了宇宙的年龄，甚至发现了冥王星的新卫星。今天它仍老当益壮，探索不止。
1991年10月29日，伽利略号完成了第一次小行星掠飞。1995年6月27~7月7日，亚特兰蒂斯号航天飞机与俄罗斯和平号空间站对接。1995年12月7日，伽利略号向木星大气释放了一颗探测器。1997年1月20日，伽利略号在木星最大的卫星木星二上发现了地下海存在的证据。
1997年7月4日，火星探路者成为首个在火星上行驶的漫游车。火星探路者在着陆地点拍摄的照片。1997年10月15日，卡西尼探测器发射，开始了前所未有的土星之旅。它还携带了欧洲空间局研发的惠更斯着陆探测器，用于对土星的卫星——土卫六进行探测。1998年12月4日，国际空间站的第一个美国节点舱——团结号，发射升空。2000年11月2日，首批成员抵达暂还仅由几个模块构成的国际空间站（ISS）。
远征1（Expedition 1）小组由美国宇航员比尔·谢泼德和俄罗斯宇航员谢尔盖·克里卡列夫和尤里·吉德森科组成。从此人类开始常驻太空。国际空间站是一项里程碑式的成就。NASA、俄罗斯及其他国际合作者携手将其打造成一个前所未有的全球合作项目。空间站的设计源自NASA此前命名为自由空间站的计划，但是NASA意识到仅凭一己之力难以完成，于是开始接受国际合作。
令人印象深刻的是，冷战结束不过二十来年，此前的头号对手成为了主要合作伙伴。这段太空友谊目前仍未结束。远征1（即第一批成员）驻留时，国际空间站的外貌。
2001年2月12日，Near-休梅克号近地小行星交会探测器成为第一个在小行星上着陆的探测器。2002年5月28日，火星奥德赛探测器在火星上发现水冰存在的迹象。2004年1月4~25日，勇气和机遇号漫游车在火星表面着陆。
勇气号拍摄的照片，这是从其他行星传回的分辨率最高的照片。2004年7月1日，卡西尼-惠更斯探测器进入环土星轨道。2005年7月4日，深度撞击号（Deep Impact）发射的撞击器冲击坦普尔1号彗星。2006年1月15日，星辰号（Stardust）首次将采集到的彗星尘埃带回地球。2006年3月9日，卡西尼发现土卫二上存在间歇喷泉。2008年5月25日，凤凰号探测器在火星着陆。
2009年3月7日，NASA的开普勒空间望远镜发射。它是第一台被设计用于搜寻太阳系外行星的太空望远镜。该任务最终大获成功，不仅发现了数以千计的太阳系外行星，而且彻底改变了我们对银河系的认识。2010年1月4日，开普勒望远镜首次发现了太阳系外行星。2010年2月11日，用于研究太阳的太阳动力学天文台发射升空。2011年3月18日，信使号探测器进入环水星轨道。
2011年7月16日，曙光号（Dawn）探测器进入环灶神星轨道。2011年7月21日，阿特兰蒂斯号航天飞机完成最后一次飞行后着陆。2012年8月6日，好奇号漫游车着陆火星。它是NASA送往其他星球的最先进的漫游车。它传回的结果显示，远古火星上曾有液态水，而且可能一度适合生命存在。2012年8月25日，旅行者1号飞出太阳系，进入星际空间。
2015年3月6日，曙光号进入环谷神星轨道，也因此成为第一个环绕过两个地外天体的探测器。2015年7月14日，NASA的新视野号（New Horizons）飞行器首次造访冥王星，传回了这个遥远世界至今最为清晰的图像。新视野号于2006年1月19日由大力神V型火箭发射升空，以58536千米/小时的速度飞向深空，创下了飞行器脱离地球轨道的速度记录。这次冥王星之旅将历时9年，横跨47亿千米。
新视野号最终于2015年7月14日飞越冥王星，传回冥王星表面及其最大的卫星卡戎的迷人景象。新视野传回的冥王星图像。2016年7月5日，以太阳能为动力的朱诺探测器进入环木星轨道。2016年9月8日，奥西里斯小行星探测器（OSIRIS-REx）发射，前往小行星贝努（Bennu）进行采样探测。2017年9月15日，卡西尼探测器结束使命，坠入土星大气。卡西尼号坠毁前拍摄的土星环照片。
2018年4月18日，凌星太阳系外行星探测卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）发射升空，意在寻找更多的外太阳系行星。2018年5月5日，洞察号（InSight）着陆探测器发射，踏上火星之旅。2018年8月12日，帕克太阳探测器发射升空，前往观测太阳。帕克太阳探测器将会是速度最快的航天器。速度可达近700000千米每小时。