2001年
神舟二号宇宙飞船飞行试验获圆满成功 新世纪升空的第一个航天器是2001年1月10日中国发射的神舟二号宇宙飞船，也是中国第一艘按载人要求系统配置的正样飞船，即虽未载人，但其技术状态与载人飞船基本一致。2001年1月16日，经过近7天飞行，在绕地球108圈后，神舟二号宇宙飞船顺利地在内蒙古中部地区准确返回。至此，中国载人航天工程第二次飞行试验获圆满成功。
阿里安Ⅳ火箭将通信卫星送入太空 2001年6月19日和8月30日，阿里安Ⅳ火箭分别把头两颗第9代国际通信卫星成功送入太空（之后还将发射5颗这种卫星），与目前使用的国际通信卫星—8相比，国际通信卫星—9能提供更大的覆盖率和更强的信号，可满足全球对数字业务和特定通信业务日益增长的需求，为全球提供增强的语音、视频和数据业务。值得一提的是，7月18日，作为全球第一个商业通信卫星提供者——国际通信卫星组织宣布，它已完成由一个条约组织到一个私有公司的历史性变革。此前的7月2日，欧洲通信卫星组织已率先变为私营公司。
欧盟批准伽利略导航卫星计划 2001年，欧洲航天界有一项重大举措，即在2001年4月5日举行的欧盟交通部长会上，批准了伽利略导航卫星计划，这标志着该计划正式启动。
欧空局在2001年11月15日举行的部长级成员国会议上，通过了为2002—2006年欧洲航天计划拨款87亿美元的预算方案。
俄罗斯成功坠毁和平号空间站并将首位旅客送入空间站 俄罗斯在2001年的惊人之举是于3月23日成功坠毁了运行15年的和平号空间站，它在全球产生了巨大反响，标志着航天史上一个时代的结束。4月28日，俄罗斯用联盟号飞船把世界首位太空旅客蒂托送上国际空间站，再次在世界上掀起轩然大波，开创了宇宙观光的先河。
美国发射奥德赛火星探测器 火星探测是当今的热点，在经历了前两年的两次失败后，美国于2001年4月7日成功发射了奥德赛火星探测器，它于10月23日进入火星轨道，并在10月30日拍摄了第一张火星照片。
印度成功发射GSLV，成为第六个能独立发射地球静止轨道卫星的国家 尽管2001年3月28日其新型运载火箭静止轨道卫星运载火箭（GSLV）点火后因故障未升空，但4月18日，印度再次发射GSLV火箭时获得了成功，它使印度成为继苏联、美国、法国、日本和中国之后，第六个能独立发射地球静止轨道卫星的国家。10月22日，印度又用极轨卫星运载火箭（PSLV）把3颗卫星送入轨道，其中一颗是印度第一颗照相侦察卫星，分辨率达1米，这标志着印度已跨入世界航天大国行列。
日本成功发射新型运载火箭H-ⅡA 在经历近两年的多次失败之后，日本航天界终于在2001年看到了新的希望，8月29日，日本新型运载火箭H-ⅡA首射成功，它标志着日本航天技术将结束两年来的停滞状态，重新踏上发展之路，比起H-Ⅱ火箭，H-ⅡA简单可靠、成本低、使用灵活，因而前途远大。
2002年
美国宇宙神系列火箭的发射大获成功 美国2002年共发射了5架次航天飞机，12枚一次性使用运载火箭。参加发射的运载火箭包括宇宙神、德尔塔、空射飞马座和大力神火箭等。17次发射全部获得成功。
洛马公司研制的宇宙神火箭共发射了5次，其中宇宙神-ⅡA为2次，宇宙神-ⅡAS为1次，宇宙神-ⅢB为1次，宇宙神-Ⅴ为1次。两枚宇宙神-ⅡA火箭为美国航空航天局（NASA）发射了2颗跟踪与数据中继卫星（TDRS），这是宇宙神-ⅡA的最后两次发射。另外，宇宙神-ⅡAS火箭在2002年9月18日完成了一次商业发射任务，为西班牙卫星公司发射了一颗西班牙卫星-1D（Hispasat-1D）通信卫星。
宇宙神-Ⅲ是洛马公司在2000年推出的新型运载火箭，包括宇宙神-ⅢA、ⅢB。2000年5月24日，宇宙神-ⅢA首次发射成功。2002年2月21日，宇宙神-ⅢB为美国回声星公司发射了一颗回声星-7 （EchoStar-7）广播卫星。与宇宙神-ⅢA不同的是，宇宙神-ⅢB采用加长的“半人马座”上面级，该上面级可以使用1台或2台RL10A-4-2低温发动机。宇宙神-Ⅴ系列火箭也直接应用了这种上面级，但其发动机喷管有所延长。
1996年，洛马公司与美国空军签署合同，研制“改进型一次性使用运载火箭”（EELV）。2002年8月21日，第一枚EELV-宇宙神-Ⅴ-401火箭为欧洲通信卫星公司成功发射了热鸟-6（HotBird-6）通信卫星。宇宙神-Ⅴ系列火箭包括400和500两个子系列，它们采用与宇宙神-Ⅲ火箭类似的两级结构，但宇宙神-Ⅴ使用4.2米直径整流罩，最多可捆绑3个固体助推器，宇宙神-Ⅲ使用5.4米直径整流罩，最多可以捆绑5个固体助推器。宇宙神-Ⅴ-401是宇宙神-Ⅴ系列中最小的型号，它的地球静止转移轨道运载能力达到5吨。除已确定的几种型号外，洛马公司还计划研制运载能力超过10吨的大推力宇宙神-ⅤH火箭。
美国成功发射德尔塔系列运载火箭 2002年，波音公司发射了3枚德尔塔Ⅱ和1枚德尔塔Ⅳ。德尔塔Ⅱ分别把5颗铱星、1颗水（Aqua）卫星和1个彗星探测器送入了预定轨道。首枚升空的德尔塔Ⅳ的型号为德尔塔ⅣM+ （4，2），是波音公司继宇宙神-Ⅴ后发射的第二枚EELV。它采用“公用芯级/2个固体捆绑助推器+低温上面级”的二级结构。地球静止转移轨道运载能力为5.8吨，是目前波音公司运载能力最大的运载火箭。该火箭把欧洲通信卫星-W5（Eutelsat-W5）送入了预定轨道。此外，德尔塔Ⅳ系列火箭中还包括德尔塔ⅣM、ⅣM+（5，2）、ⅣM+（5，4）和ⅣH几种型号。每种德尔塔Ⅳ运载火箭均采用“公用芯级+低温上面级”的基本结构，但可以使用不同的助推器和整流罩。这些火箭不仅可以发射1～23吨的近地轨道有效载荷，还可以发射1～13吨的地球静止转移轨道有效载荷，具有同时发射2颗大型地球静止转移轨道卫星的能力。
德尔塔Ⅲ火箭是波音公司研制的另一种“德尔塔”火箭，其地球静止转移轨道运载能力达到3.8吨，原计划1998年投入使用，但1998年和1999年连续两次发射失败，直到2000年8月才发射成功并投入使用。连续的发射失败使火箭用户的置信度大大降低，并且还推迟了使用时间。德尔塔ⅣM的运载能力与德尔塔Ⅲ接近，为了避免型号重叠，波音公司已经拆卸了4枚德尔塔Ⅲ火箭，拆卸下来的零部件将用来组装德尔塔Ⅱ火箭，而另外6枚德尔塔Ⅲ火箭的零部件很可能采取同样的办法，应用于新的德尔塔Ⅳ火箭。这样，在未来几年里，波音公司将主要以德尔塔Ⅱ和德尔塔Ⅳ系列火箭执行各种政府及商业发射任务。
在2002年末，波音公司与NASA续签了德尔塔Ⅱ火箭的发射合同。根据合同，波音公司要为NASA提供12枚德尔塔Ⅱ火箭，另外还有7次备选发射项目，潜在的合同价值达到12亿美元。
俄罗斯发射质子号 2002年，俄罗斯和乌克兰一共发射了25枚运载火箭，其中2次失败，成功率不如2001年（2001年俄、乌两国共发射了23枚运载火箭，成功率高达100%）。参加发射任务的运载火箭有质子号、联盟号、隆声号、闪电号、宇宙号和第聂伯号。
2002年质子号运载火箭共发射了9次，其中质子-K为8次，质子-M为1次。在9枚质子号火箭中，有7枚是由国际发射服务公司经销的商用运载火箭发射，而另外2枚则由俄罗斯政府直接采购用于军事卫星发射的运载火箭。2002年11月25日，质子-K/DM-3火箭进行2002年度第8次发射时，由于DM-3上面级出现故障（发动机第一次点火成功，但未能实现第二次点火），导致阿尔卡特公司制造的世界上最大的商业通信卫星阿斯特拉-1K（Astra-1K）未能进入预定轨道。由于故障出自DM上面级，因而负责研制质子号火箭的俄罗斯赫鲁尼切夫航天科研生产中心立即取消了2002年最后一枚质子-K火箭的发射计划，而另外一枚使用微风-M上面级的质子-M火箭的发射未受影响。2002年12月29日，质子-M火箭发射成功。这是该火箭继2001年4月18日第一次发射成功后，完成的第一次商业发射任务。
韩国成功试射了一枚液体火箭韩国探空火箭-3（KSR-3） 2002年11月28日，韩国在距离汉城西南160千米的发射场进行了一次亚轨道试验发射任务。KSR-3由韩国宇航研究所研制，首次发射，火箭起飞大约4分钟后成功坠落在发射场西部海上的预定地点。
KSR-3作为韩国科技部特定的研发项目之一，从1997年12月开始研制，计划总投资6 400万美元。该火箭为三级火箭，是韩国首次独立开发研制的液体燃料火箭。此前，韩国宇航研究所曾分别在1993年和1997年发射了2枚自行研制的固体燃料火箭KSR-1，2。
2003年
哥伦比亚号航天飞机
美国哥伦比亚号航天飞机失事 2003年2月1日，美国哥伦比亚号航天飞机在完成试验任务重返地面的过程中因机身左侧温度陡升，旋即发生解体，机上7名宇航员全部遇难。事故调查委员会在2003年8月26日公布的最终调查报告中指出，造成机毁人亡的具体原因是起飞后81.7秒从外贮箱左侧双脚架掉下的一块隔热泡沫材料砸到左翼增强碳/碳面板下半部附近区域，在再入过程中热空气透过破损处的防热系统，并使机翼铝合金结构逐渐熔化、强度减弱，直到气动力引起失控、机翼破坏和机体解体。报告最后指出，长期以来美国航空航天局一味追求发射进度，安全管理日益松懈，加上资金短缺，结果导致悲剧发生。哥伦比亚号航天飞机的失事给美国以至世界航天事业的发展带来了巨大的影响。首当其冲的是航天飞机长期停飞，从而使国际空间站的建设和工作几乎陷于停顿状态，计划推迟；同时，凸显了俄罗斯的重要作用。虽然这次事故给美国造成了灾难，但引起了政府和公众对航天的重视，从而将会改善管理，加大投资，并可能会加速重复使用运载器的研制进程。各国在发展航天事业上将会吸取经验教训，更加注意安全，采取更为稳健、渐进、实际而不是求快、冒险、浮躁的步伐。
中国神舟五号飞船载人航天成功反响强烈 继2003年1月5日中国神舟四号飞船成功返回后，同年10月15日9时神舟五号飞船载着中国第一位太空飞行航天员杨利伟发射升空，10月16日6时飞船返回舱顺利着陆，标志着中国首次载人航天飞行获得圆满成功，中国成为世界上第三个独立自主实现载人航天的国家。航天员杨利伟在太空中进行了航天服气密性检查，与地面进行了实时通话联系，并展示了中国国旗和联合国国旗。飞船搭载了中国国旗、北京2008年奥运会会旗、联合国国旗、人民币票样及纪念邮品等。神舟五号载人飞行的成功使中国成为世界关注的焦点，国际社会反应热烈，联合国和各国政要纷纷致电祝贺。
火星探测成为举世瞩目的焦点 2003年和2004年是火星几万年来离地球最近的时期，适于进行火星探测，因此各国纷纷发射火星探测器。欧空局的火星探测器火星快车于2003年12月25日到达火星，美国发射的火星探测器勇气号和机遇号也于2004年1月抵达。火星探测进入一个新的活跃期。
欧洲首次发射火星探测器得失参半。2003年6月2日，欧空局第一个火星探测器火星快车轨道器及猎兔犬2着陆器由俄罗斯的联盟号—弗雷盖特火箭发射升空，其任务是在火星轨道上对火星亚表面、表面、大气和电离层进行测绘，以及在火星表面上开展观测和实验。12月19日，猎兔犬2成功与火星快车脱离并向火星进发。12月25日，猎兔犬2在火星着陆，但此后地面再未能接收到猎兔犬2的信号，欧空局已认定与猎兔犬2失去联系。火星快车运行正常并取得一定收获。
火星探测器成功着陆火星
美国成功发射两个火星探测器寻找水资源新线索。2003年6月10日和7月8日，美国用德尔塔Ⅱ火箭分别将勇气号和机遇号火星探测器发射升空，它们已于2004年1月在火星着陆，分布于火星的相反两侧，寻找关于火星上水资源的新线索。
中国启动探月工程论证 2003年2月28日，中国国防科工委宣布探月工程论证正式启动。该工程将分为三期工程实施，目标分别为“绕、落、回”，即发射绕月球飞行的月球探测卫星、月球探测器在月面软着陆和完成月面巡视勘察及采样工作后返回地面。2004年，中国正式启动月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。2007年10月24日18时05分，嫦娥一号成功发射升空，在圆满完成各项使命后，于2009年按预定计划受控撞月。2010年10月1日18时59分57秒嫦娥二号顺利发射，也已圆满并超额完成各项既定任务。2013年12月2日1时30分，搭载着嫦娥三号的长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射升空。12月14日，嫦娥三号成功软着陆于月球正面的虹湾地区。2018年12月8日2时23分，嫦娥四号发射成功，并软着陆于月球背面。
美国军事通信卫星取得较大进展 2003年8月29日，波音公司的德尔塔Ⅳ火箭成功地将美国空军的国防通信卫星3-B6送入地球同步转移轨道。该卫星通信系统可以为国防官员和战场指挥员提供安全的语音服务以及高速的数据通信，同时可将太空作战数据和预警数据传送给不同的系统和用户。目前，空军航天司令部拥有10颗该型卫星，这颗卫星是该系统中的最后一颗。之后国防通信卫星将逐步退出历史舞台。
2003年12月15日，美国海军的一颗通信卫星特高频后继星F11由宇宙神—ⅢB火箭发射升空。这颗卫星由波音公司制造，是在波音601型卫星的基础上设计的。它是自1993年以来，由宇宙神火箭发射的特高频卫星系列中的第11颗卫星，将取代更老的海军中继通信卫星。此外，美国将在未来两年内建成新型宽带填缝卫星通信系统，作为美军联合信息战的重要内容。该系统将采用X和Ka频段，频带宽度相当于16颗国防通信卫星，数据传输速率2.4～3.6吉比/秒，设计寿命14年。
美国全球定位系统（GPS）用于美伊战争 GPS在2003年美伊战争中的大规模运用，极大地提高了美军的战斗力。GPS是精确制导武器的关键和保证，战争中使用的武器有80%以上使用了GPS制导，地面部队单兵也广泛装备了GPS接收机。为进一步提高精度，2003年1月29日美军发射GPS 2R-8卫星；4月1日又再度了发射了GPS 2R-9卫星，并且仅11天后就开始导航服务。此外，美国防部还计划推广使用以卫星为基础的部队定位系统——“21世纪部队旅及旅以下作战指挥”（FBCB2）系统。
2003年11月18日，波音公司宣布美空军已授予该公司1.425亿美元合同，再建造3颗改进型GPS卫星，即编号4～6的GPS2F国防与民用导航卫星。完全现代化的GPS2F卫星将确保最新技术在GPS星座中的实现。该系列卫星可提供新的能力，其中包括增强抗干扰能力、提高精确性和数据完整性、确保军用代码的操作安全。此外，2003年7月10日，GPS广域增强系统投入运营。该系统可以大大提高民用GPS用户的系统精度。
2004年
美国发射4颗通信卫星 美国SES Americom公司在2004年发射了4颗直播通信卫星——AMC-10，11，15，16。2月5日，AMC-10由宇宙神-ⅡAS发射到地球同步转移轨道，5月4日定轨在西经135度，接替Satcom-C4卫星投入运营。5月19日，AMC-11由宇宙神-ⅡAS发射升空。它定点在西经131度，接替Satcom-C3卫星投入服务。它们为美国各地有线电视系统分配、传输高清晰和标准清晰电视节目。AMC-15在10月14日由质子-M从拜科努尔发射，发射质量4 200千克。它是Ku、Ka混合波段卫星，运行在西经105度。12月17日，AMC-16由宇宙神-Ⅴ发射，为美国提供电视、宽带和其他业务。
中国发射遥感卫星 2004年4月18日，长征二号丙运载火箭成功将试验卫星-1和搭载的纳星-1科学实验小卫星送入太空。试验卫星-1是我国第一颗传输型立体测绘小卫星，主要用于国土资源摄影测量、地理环境监测和测图科学试验。11月18日，试验卫星-2也由长征二号丙火箭成功发射，卫星质量为300多千克，具有高精度控制、快速侧摆和偏航机动能力，用于对国土资源、地理环境进行试验性测量和监测。
11月6日，长征四号乙火箭将资源-2的03星准确送入太阳同步轨道。它是传输型遥感卫星，主要用于国土资源勘查、环境监测与保护和空间科学试验等领域。
中国成功发射探测-2卫星 2004年7月25日，探测-2卫星由长征二号丙火箭发射。卫星运行在极轨道，主要进行太阳活动、行星际扰动触发磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程等科学研究。探测-2发射成功、实现“双星探测”计划被评为“2004年中国十大科技进展新闻”之一。
9月9日，长征四号乙火箭同时将实践-6A、6B空间环境探测卫星发射成功。两颗卫星主要进行空间环境探测、空间辐射环境及其效应探测、空间物理环境参数探测，以及其他相关的空间试验。
2005年
美国航天飞机复飞 2005年7月26日，美国发现号航天飞机从肯尼迪航天中心成功升空，并于8月9日平安返回。为了此次复飞，美国航空航天局投入了近15亿美元，对航天飞机进行了约50项、300多处改进。发现号复飞引起了全世界的广泛关注，因为它的成败不仅关系到航天员的安全，而且也直接影响到国际空间站的建造。
此次发现号的主要任务是：评估改进后的航天飞机的安全性；为国际空间站输送给养和设备；带回空间站上存放的大量垃圾。值得一提的是，航天员第一次到航天飞机“腹部”进行了实地修复。
神舟六号飞船圆满完成任务 2005年10月12日，中国第二艘载人飞船——神舟六号把费俊龙、聂海胜两名航天员送入太空，并于10月17日安全返回地面，成功完成了“2人5天”的太空飞行任务。神舟六号飞船搭载了任务试验设备和科学试验设备，全面验证了载人飞船的生命保障功能、结构与机构系统以及制导、导航与控制系统等系统。它首次实现了“真正有人参与的空间飞行试验”，具有承上启下的重要意义。
作为神舟五号飞船的后续产品，神舟六号在设计上优化了全船配置，减轻了结构质量，合理安排了新增设备在轨飞行工作模式，保证了飞船的能量平衡，进一步提高了飞船的可靠性和安全性。神舟六号具备搭载3名航天员在太空飞行7天的能力，有13项关键技术达到国际先进水平，为后来掌握太空行走和空间对接技术奠定了基础。神舟六号载人飞船的发射是我国2005年最具影响和战略意义的航天任务，标志着我国载人航天工程第二步的开始。
深度撞击探测器撞击彗星 2005年1月12日，价值3.3亿美元的深度撞击探测器发射升空。它的首要科学目标是探测彗核内部与其表面的不同。深度撞击由轨道器和撞击器组成，它们各自带有仪器，用于完成不同的科学任务，并独立接收和发送信息。撞击器于7月4日被释放，在脱离轨道器后实施独自操作，通过自身导航和动力装置撞向彗星。轨道器则于7月20日改变飞行方向，飞向一颗名叫“波星”的彗星。
深度撞击轨道器于7月4日传回了第一张由中分辨率成像仪拍摄的撞击照片。深度撞击的探测结果表明：彗核表面是松散物质，内部有较坚硬的物质；彗核碎屑中含有水、二氧化碳和简单的有机物。深度撞击除了解答彗星和太阳系的形成，甚至生命的起源等问题外，还为研究如何使彗星和流星改变方向，为地球免遭小天体撞击尽可能地积累一些研究数据。
火星勘测轨道器升空 2005年8月12日，宇宙神-Ⅴ-401火箭从卡纳维拉尔角空军基地发射了美国的火星勘测轨道器。该轨道器在2006年3月10日进入环绕火星轨道，对火星表面进行高分辨率的探测，并为未来航天器在火星表面着陆选择合适的地点。轨道器也承担凤凰着陆器和火星科学实验室的通信中继工作。火星勘测轨道器装载了摄像机、光谱仪、辐射计和雷达4种科学仪器，主要任务是寻找火星上曾经存在水的证据，表征火星气候和地质特征。
金星快车探测器上天 2005年11月9日发射的金星快车探测器是欧洲航天局的第一个金星探测器，也是世界上第一个对金星大气和等离子环境进行全球研究的探测器。它在2006年4月进入金星轨道，对金星进行了为期8年的科学观测，创下了多项探测纪录。金星快车的有效载荷包括分光计、光谱成像仪、等离子分析仪和磁力计。其主要科学任务是研究金星等离子环境、大气环流和温室效应、云层的物理和化学特性、低层大气的组成以及表面红外地形学等。
美国提出新的登月计划 2005年9月14日，美国航空航天局向白宫递交了重返月球计划。根据该计划，美国将建造新型载人航天器和运载火箭，在2018年把4名航天员重新送上月球，并在月球上停留7天。重返月球是实现美国总统2004年1月14日提出的“太空探索新构想”的关键一步。美国想通过更广泛的载人月球探测，把月球建成一个载人火星（或更远）飞行的中转站。实现这一目标的关键是建造“乘员探索飞行器”及其新型运载工具。整个重返月球项目将耗资1 040亿美元。到2011年，美国航空航天局每年用于太空探索的费用将为70亿美元；2018年以后，每年的费用将超过150亿美元。按照该计划，美国在2018年实现重新登月后，每年至少要完成两次登月活动，并最终在月球南极建造一个航天员常驻月球基地。该基地能为未来载人登火星计划积累经验和进行相关的技术准备。
在美国重返月球计划出台后，日本积极响应，宣布愿意参与该计划。欧洲航天局对这一消息也表示欢迎。但该计划未能按计划实施。2019年2月14日，美国航空航天局举行月球探索计划企业论坛，重新发布了其未来登月的计划。
2006年
美国载人航天取得巨大成功 2006年，航天飞机的三次飞行都获得了成功，使美国士气大振，对国际空间站的建成充满希望。7月4日，发现号航天飞机搭载7名航天员升空，并于7月17日平安返航，任务代号为STS-121。发现号原定飞行12天，进行两次太空行走，后因燃料有余而延长一天，并增加了一次太空行走。美国航空航天局对此次上天的发现号又实施了多项技术改进，取得了明显的成果，使这次飞行成为航天飞机发射以来出现问题最少的一次。9月9日，亚特兰蒂斯号航天飞机顺利发射，并于9月21日返航，任务代号为STS-115。这是自2003年哥伦比亚号失事以来，航天飞机首次执行国际空间站的建造任务。12月9日，发现号航天飞机搭载7名航天员升空，并于12月22日返回地面，任务代号为STS-116。这是航天飞机4年来首次进行夜间发射，也是有史以来难度最大的一次。
私人火箭无法达到航天发射要求 虽然起源-1私人航天器发射获得了成功，但美国的私人火箭在2006年却连遭噩运。3月24日，太空探索技术公司的首枚猎鹰-1火箭在发射猎鹰-2卫星时失败。其第一级火箭发动机在点火时出现故障，星箭一起坠入太平洋。9月25日，美国一枚私人低成本商业火箭从新墨西哥州的“美国太空港”沙漠发射场发射时失败。这些失败表明，私营企业可能还无法达到航天发射严格的质量要求。
中国发射世界上首颗育种卫星实践-8 2006年9月9日，世界上首颗育种卫星实践-8由长征二号丙火箭送入太空。卫星在轨运行15天后在四川遂宁回收，并由其留轨舱进行3天留轨试验。同月13日，中星-22A通信卫星由长征三号甲火箭送入预定轨道。该卫星的设计寿命为8年，它在20日准确定点于东经98度，实现了与中星-22的双星共位。
我国成功发射第二颗业务静止轨道气象卫星——风云2号D 12月8日，我国第二颗业务静止轨道气象卫星——风云2号D由长征三号甲成功发射，最终定点于东经86.5度。该卫星具有双重使命：既能在固定位置维持业务观测，又能与风云2号C构成“双星”观测系统。与风云2号C相比，风云2号D在性能、可靠性和在轨状态上都有很大的改进。其使用寿命大约为3年，每天能传送28张卫星云图，在主汛期每天能传送48张卫星云图，并可对卫星用户做到实时转播。在风云2号D投入使用后，我国气象卫星的观测预报能力由原来的30分钟/次提高到15分钟/次。
以色列航天重整旗鼓 2006年4月25日，以色列地球资源观测系统-B（又名爱神-B）卫星，由俄罗斯起飞-1改进型火箭发射成功。它是军民两用光学成像卫星，分辨率约为0.7米，设计寿命为6年。
哈萨克斯坦一炮打响 2006年6月16日，哈萨克斯坦首颗卫星——哈萨克斯坦卫星-1由俄罗斯质子-K火箭成功送入太空。这使该国朝加入太空探索国家行列迈出了重要的一步，也使目前拥有航天能力的国家达到31个。哈萨克斯坦卫星-1属于通信卫星，由俄罗斯赫鲁尼切夫航天中心建造。
韩国双喜临门 韩国在2006年发射了两颗军民两用卫星，都获得了成功。7月28日，韩国多用途卫星-2由俄罗斯轰鸣号火箭成功送入太阳同步轨道。这颗卫星可提供光谱图像和分辨率达1米的彩色图像。8月22日，韩国卫星-5由天顶-ⅢSL火箭发射上天。它是韩国发射的第四颗通信卫星，也是首颗军民两用通信卫星。
2007年
西弥斯微型卫星
美国成功发射西弥斯微型卫星 2月17日，美国5颗相同的西弥斯（THEMIS，又译作“磁亚暴事件历史进程与大规模交互作用”）微型卫星由德尔塔Ⅱ （7925）火箭成功发射。这组卫星用于全方位研究磁层亚暴下的动态北极光，并由此深入了解地球大气层中强大的磁层亚暴活动。
全球星在轨通信卫星数量达到60颗 5月30日，4颗美国全球星通信卫星由俄罗斯联盟号-FG火箭成功发射。10月21日，俄罗斯联盟号-FG火箭又成功将4颗美国全球星备份通信卫星送入预定轨道。至此，全球星在轨通信卫星数量达到60颗。
成功发射世界上唯一一颗分辨率达0.5米的商业遥感卫星 2007年9月18日，德尔塔Ⅱ火箭成功发射谷歌地球地图服务提供商——数字地球公司的全球观测-1卫星。该卫星能提供商业化的高清地球图像，并成为世界上唯一一颗分辨率达0.5米的商业遥感卫星。
全球观测-1卫星
凤凰号火星探测器
美国空间探测取得两项成就 2007年8月4日，德尔塔Ⅱ火箭成功发射美国宇航局的凤凰号火星探测器，它于2008年5月25日在火星北极成功着陆，利用机械臂收集并分析土壤样本，以确定火星北极附近的结冰土壤是否曾有生命存在。凤凰号火星探测器是第一个在火星北极地区着陆的探测器。
9月27日，美国黎明号小行星探测器由德尔塔Ⅱ火箭发射升空，开始它历时8年的星际探索之旅。黎明号远赴火星和木星之间的小行星带，分别在2011年7月16日和2015年3月6日先后抵达灶神星和谷神星这两颗人类以前从未尝试接触的著名小行星。
欧洲阿里安ⅤECA成功发射英国天网-5A军用通信卫星 2007年3月11日，欧洲阿里安ⅤECA成功发射英国天网-5A军用通信卫星和印度卫星-4B直播卫星。卫星上装备的4个可控先进接收天线具有极强的定位功能，允许卫星有选择地收听信号，并过滤掉“干扰”信号。另外，该卫星载有超高频通信转发器，具有强抗毁、抗干扰和抗窃听能力，可提供覆盖从美国东海岸到澳大利亚西海岸的数据通信、视频会议以及其他通信服务，将英国陆、海、空三军指挥系统的通信容量和速度大大提高，通信容量是天网-4卫星的5倍，是迄今英国乃至欧洲最先进的同类卫星，是英国军队向电子时代迈出的重要一步，能为英国军队、北约军队以及荷兰、加拿大、比利时等国家的军队提供服务。
英国天网-5A军用通信卫星
11月14日，欧洲阿里安ⅤECA成功发射天网-5B和巴西的“星1C1”民用通信卫星。这次升空的两颗卫星总质量超过9.5吨，从而再次刷新了火箭发射卫星的负载质量的纪录。
意大利首颗卫星由印度极轨卫星运载火箭成功送入太空 2007年4月23日，意大利敏捷卫星由印度极轨卫星运载火箭成功送入太空，这是高能天体物理领域中开发的最紧密、功率最低的科学载荷，用于收集与宇宙起源相关的信息。
北斗-1导航试验卫星发射成功 2007年2月3日，中国成功用长征三号甲火箭发射第4颗北斗-1导航试验卫星。这是中国航天2007年第一次卫星发射。这次发射的卫星，进一步提高了北斗-1导航试验系统的性能和可靠性。此外，还进行了北斗-2导航卫星系统的有关试验。
中国首颗整星出口尼日利亚 2007年5月13日，长征三号乙火箭成功发射尼日利亚通信卫星-1。该星采用中国新研制的东方红4号平台，星上装有4台C频段、18台Ku频段、4台Ka频段和2台L频段转发器，定点于东经42.5度，为整个非洲和南部欧洲用户提供声音、图像和数据链接服务。该星于7月6日正式交付用户使用，从而证明了中国有制造大平台通信卫星的能力。
嫦娥一号月球探测卫星由长征三号甲火箭发射上天 2007年10月24日，我国自行研制的第一个月球探测器——嫦娥一号月球探测卫星由长征三号甲火箭发射上天。经过8次变轨，于11月7日成功进入周期127分钟、高度200千米的极月圆轨道，并于11月20日开始传回所拍摄的月面图像。这标志着中国首次月球探测工程取得圆满成功。它也是中国第一个空间探测器，成为继人造卫星、载人航天之后，中国航天的第三个里程碑。此举还使我国成为世界第五个发射月球探测器暨空间探测器的国家，因而引起全世界的广泛关注。
嫦娥一号月球探测卫星
2008年
国际空间站重开建造之门 2008年，在载人航天方面，美国航天飞机完成了多项国际空间站建造任务。
2月7日，亚特兰蒂斯号升空，为国际空间站送去并安装了欧洲花10年时间建造的哥伦布号实验舱，大大提升了空间站的科研能力。
3月11日凌晨，奋进号升空，为国际空间站送去并安装了希望号日本实验的后勤舱—加压段和一个加拿大研发的“德克斯特”双臂机器手。
5月31日，发现号入轨，为国际空间站送去并安装了日本希望号实验舱的加压舱及其遥操作机械臂系统，还维修了站内厕所。
2008年4月19日，载有韩国女航天员李素妍、美国航天员惠特森和俄罗斯航天员马连琴科的联盟号TMA-11飞船返回时出现重大故障，飞船的着陆点偏离预定地点约420千米，并且着陆时带来的冲击使地面出现了一个30厘米深的坑，还产生了部分火焰，使返回舱内的3名航天员一度面临极度危险的状况。事故原因为设备舱未能按时与返回舱分离，导致飞船按弹道轨迹着陆，李素妍因伤住院。
美国反卫星武器激起千重浪 2008年2月20日，美国伊利湖号巡洋舰发射标准-3舰对空导弹“直接命中”一颗失控的雷达成像侦察卫星，引起了全球的广泛注意。美国自称此举的主要目的是降低该卫星剧毒燃料可能给人类造成伤害的风险。但俄罗斯等国认为美国用导弹打卫星是为了测试反卫星武器，避免卫星携带的尖端设备和先进技术落入他人手里。
日本希望号实验舱进入轨道 日本在2008年最出彩的航天活动是把为国际空间站研制多年的希望号实验舱送上了轨道。2月23日，质量约为4 850千克的超高速因特网卫星（发射后称“纽带”）由H-ⅡA火箭送入预定轨道。该卫星装有3个能够覆盖包括日本在内的亚太地区的高性能天线，普通家庭只需安装直径45厘米左右的小型天线，就可获得每秒最高55兆比特的数据接收速率和6兆比特的上传速率。
3月11日，希望号实验舱的后勤舱—加压段和加压舱的内部支架搭乘奋进号航天飞机飞抵国际空间站。它主要用来储存和供给实验样品、各种气体和液体以及日本实验舱的备件，还可作为加压舱的附加实验室或安全救生容器。
伽利略计划启动基础建设 伽利略卫星导航系统（Galileo Satellite Navigation System），是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统，该计划于1999年2月由欧洲委员会公布，欧洲委员会和欧空局共同负责。系统由轨道高度为23 616千米的30颗卫星组成，其中27颗工作星，3颗备份星。卫星轨道高度约2.4万千米，位于3个倾角为56度的轨道平面内。
2008年4月23日，欧盟立法机构——欧洲议会通过了伽利略全球卫星导航系统的最终部署方案，这标志着为期6年的伽利略计划基础设施建设阶段正式启动。紧接着，4月26日，欧洲伽利略计划的第二颗导航试验卫星GIOVE-B由俄罗斯联盟号-FG火箭发射。
2014年8月，伽利略全球卫星导航系统第二批中的一颗卫星成功发射升空。这样，太空中已有的6颗正式的伽利略系统卫星，可以组成网络，初步发挥地面精确定位的功能。
与美国的GPS系统相比，伽利略系统更先进，也更可靠。美国GPS向别国提供的卫星信号，只能发现地面大约10米长的物体，而伽利略的卫星则能发现1米长的目标。一位军事专家形象地比喻说，GPS系统只能找到街道，而伽利略则可找到家门。
伽利略计划对欧盟具有关键意义，它不仅能使人们的生活更加方便，还将为欧盟的工业和商业带来可观的经济效益。更重要的是，欧盟将从此拥有自己的全球卫星导航系统，有助于打破美国GPS导航系统的垄断地位，从而在全球高科技竞争浪潮中获取有利位置，并为将来建设欧洲独立防务创造条件。
作为欧盟主导项目，伽利略并没有排斥外国的参与，中国、韩国、日本、阿根廷、澳大利亚、俄罗斯等国也在参与该计划，并向其提供资金和技术支持。伽利略卫星导航系统建成后，将和美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、中国北斗卫星导航系统共同构成全球四大卫星导航系统，为用户提供更加高效和精确的服务。
中国首颗数据中继卫星发射升空 2008年4月25日，中国首颗数据中继卫星——天链-1的01星由首枚长征三号丙火箭成功发射。经过4次变轨，该星于5月1日成功定点于东经77度的赤道上空，这标志着中国航天器首座天基数据“中转站”正式建成。它不仅可以使中国航天测控网覆盖率大幅提升，同时还能增强航天器测控及星地数据传输的实时性，这对未来降低航天器运行风险、提高地面测控指挥决策效率，尤其是对航天器出现异常情况下及时实施故障分析和太空抢救具有重要意义。
中国首颗中继卫星天链-1号
凤凰号成功登陆火星北极发现水冰 在空间探测方面，美国也取得了一项惊人的成就。2008年5月25日，凤凰号火星探测器在火星北极成功着陆，并发现火星北极确实存在水冰；火星土壤同地球极为类似，其中含有一些生命所需的矿物质。
10月19日，机载飞马座-XL火箭发射了世界第一颗专门探测太阳系边界地带的天文卫星——星际边界探测器。它使用两台高能中性原子相机拍摄太阳风与星际介质的相互作用，收集来自太阳系边界地带的太阳风等信息，以更加深入地了解太阳与星系的相互作用。同时，通过研究保护人类免受宇宙射线辐射的区域解决未来载人探测所面临的严峻挑战。
神舟七号太空迈出第一步 2008年9月25日，神舟七号把翟志刚、刘伯明、景海鹏3名航天员送入太空，并于9月28日安全返回地面。此次任务实现了准确入轨、正常运行、出舱圆满、健康返回的4个目标。
神舟七号飞船此行实现三大突破：一是成功实施了我国航天员的首次空间出舱活动，我国自主研制的用于保障航天员完成出舱活动任务的气闸舱和舱外航天服这两项关键技术经受住了实践的考验。二是神舟七号飞船首次满载3名航天员，进行了3人3天的飞行试验。三是在飞行期间释放了一颗质量为40千克的伴飞小卫星，并进行了卫星通信链路的新技术试验，这是我国第一次从一个航天器上释放另一个航天器，验证了在轨释放技术。
印度第一个月球探测卫星送入月球轨道 印度航天活动在2008年也很耀眼，不仅进行了“一箭十星”的发射，还把印度第一个月球探测卫星送入月球轨道。
4月28日，印度使用极轨卫星运载火箭首次成功发射了合计质量为824千克的10颗卫星，创下印度航天史纪录。其中的制图卫星-2A最为引人注目，分辨率为0.7～1米，可能是印度的首颗国产照相侦察卫星。
10月22日，印度用极轨卫星运载火箭-XL发射了其首颗探月卫星——月球初航1号。它运行在100千米高的环月轨道上，装有11台科学探测仪器，其中5台是印度建造的，另外6台是其他国家研制的。
2009年
轨道碳观测卫星发射失败 2009年2月24日，轨道碳观测卫星由金牛座-XL火箭发射时，由于火箭整流罩分离失败，卫星未能进入预定轨道，而是坠落在南极洲附近洋面。这是美国航空航天局自2001年9月以来首次遭遇重大发射失败。
开普勒太空望远镜成功发射 2009年3月6日，开普勒太空望远镜（Kepler Mission）由德尔塔Ⅱ火箭成功发射。它是世界上第一个专用于寻找类地行星的空间望远镜，预计可发现50颗以上的类地行星。2010年1月4日，美国科学家宣布，开普勒已找到5颗太阳系外行星，并发现了两个神秘天体。
开普勒太空望远镜是美国航空航天局（NASA）设计用来发现环绕着其他恒星之类地行星的太空望远镜。使用美国航空航天局特别研制的太空光度计，预计将花3.5年的时间，在绕行太阳的轨道上，观测10万颗恒星的光度，检测是否有行星凌星的现象（以凌日的方法检测行星）。为了尊崇德国天文学家约翰内斯·开普勒，这个任务被称为开普勒太空望远镜。开普勒是美国航空航天局低成本的发现计划聚焦在科学上的任务。美国航空航天局的艾美斯研究中心是这个任务的主管机关，提供主要的研究人员并负责地面系统的开发、任务的执行和科学资料的分析。
2013年5月，开普勒太空望远镜的反应轮发生重大故障，无法设定望远镜方向，正常的观测工作基本停止。在经过数个月的努力后，美国航空航天局于8月15日宣布放弃修复开普勒。开普勒由此结束搜寻太阳系外类地行星的主要任务，但它仍可能被用于其他科研工作。
2016年4月6日，开普勒的微透镜观测暂时无法启动，除非工程师们能够让探测器重新开始工作。望远镜如今距离地球约1.2亿千米，这意味着每一次往返通信需要13分钟。
美国卫星与俄罗斯废弃卫星相撞 在2009年发生了一件举世瞩目的重大航天事件。2月10日，美国铱星公司铱—33通信卫星与俄罗斯废弃的宇宙—2251通信卫星在轨相撞。卫星相撞事件发生后，关于制定太空交通管理规则的呼声越来越高。
嫦娥一号受控撞击月球表面 为了给探月二期“探路”，嫦娥一号月球探测器在2009年3月1日受控撞击月球丰富海区域。嫦娥一号累计飞行494天，其中环月482天，比原计划多飞117天，获取了全月球影像、月表化学元素分布、月表矿物含量、月壤分布和近月空间环境等科学研究数据。
2010年
日本隼鸟号探测器携带小行星的土壤样本返回地球 2010年6月13日，日本隼鸟号探测器的回收舱顺利地落到澳大利亚武麦拉靶场附近。5个月后，专家经研究证明，送回地球的大部分物质的确是小行星丝川的土壤样本。这样，隼鸟号探测器成为首个把小行星土壤样本带回地球的航天器，也是继月球16、月球20、月球24、起源号和星尘号之后，第六个带回地外土壤样本的自动深空探测器。
私营公司研制的猎鹰9重型火箭成功发射，并将该公司研制的龙飞船送入太空 在2010年，美国的私营公司太空探索技术公司取得了两项成就：重型运载火箭猎鹰9首次发射成功，并顺利把龙飞船送入太空。今后，猎鹰9火箭将会进入商业发射市场，而龙飞船也将在完成试验飞行后执行国际空间站的货运和客运任务。如果太空探索技术公司达成夙愿，那么其他私营企业者也将紧随其后进入太空领域。要知道，宇宙空间被某些大公司而非国家所控制，这在不久前还只是科幻电影里的故事情节。
美国发射X-37B小型军用航天器 2010年，美国的军用航天器X-37B在近地轨道飞行了224个昼夜。在此期间，X-37B进行了多次机动，并于12月初在美国加利福尼亚州的范登堡空军基地着陆。
美国X-37B
X-37B空天战机是由美国波音公司研制的无人且可重复使用的太空飞机，由火箭发射进入太空，是第一架既能在地球卫星轨道上飞行、又能进入大气层的航空器，同时结束任务后还能自动返回地面，被认为是未来太空战斗机的雏形。其最高速度能达到音速的25倍以上，常规军用雷达技术无法捕捉。X-37B（OTV-3）于2014年10月17日完成连续飞行超过674天。
项目发展至今，X-37B的存在价值一直备受争议，而且美国军方一直甚少透露它的任务与行踪，令外界一直对它有诸多猜测，其中不乏认为X-37B实质是一个太空战斗机的意见。
中国发射嫦娥二号月球探测器 嫦娥二号是中国第二颗探月卫星、第二颗人造太阳系小行星，也是中国探月工程二期的技术先导星。嫦娥二号卫星由中国空间技术研究院研制，是中国第一颗探月卫星嫦娥一号卫星的备份星，沿用东方红3号卫星平台，造价约6亿元人民币。
嫦娥二号卫星于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭成功发射升空并顺利进入地月转移轨道。
嫦娥二号完成了一系列工程与科学目标，获得了分辨率优于10米月球表面三维影像、月球物质成分分布图等资料。2011年4月1日嫦娥二号拓展试验展开，完成进入日地拉格朗日L2点环绕轨道进行深空探测等试验。此后嫦娥二号飞越小行星4179（图塔蒂斯）成功进行再拓展试验，嫦娥二号工程随之收官。