自1957年10月4日苏联发射世界上第一颗人造地球卫星以来，军用航天器经过试验阶段后，在20世纪60年代中期先后投入使用。从70年代起，进入提高阶段。侦察卫星提高了分辨率；通信卫星扩大了通信容量和提高了抗干扰能力；气象卫星扩大了辐射探测波段和提高了分辨率；导航卫星提高了定位精度，并向全天候、全天时导航方向发展。
军用航天器有的还实现了“一星多用”。例如，照相侦察卫星兼有电子侦察和海洋监视的功能；导弹预警卫星兼有核爆炸探测的功能等。
在20世纪60年代，载人航天器主要发展了卫星式载人飞船和月球载人飞船。1961年4月12日，苏联发射了世界上第一艘载人航天飞船“东方”号。1969年7月20日，美国航天员首次登上月球。1971年、1973年，苏联和美国先后发射各自的第一个航天站。此后，苏联进行了大规模卫星式载人飞船和航天站的试验活动。美国则集中力量研制航天飞机。1981年4月12日，美国发射了世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号。
中国于1970年4月24日发射第一颗人造地球卫星，到1986年2月共发射18颗人造地球卫星。其中包括：6颗回收型卫星，用一枚运载火箭发射的3颗卫星，一颗地球同步试验通信卫星和一颗地球同步通信卫星。中国是世界上能回收卫星和发射地球同步卫星的少数几个国家之一。