На 29 юли 1958 г. с решение на президента на САЩ е създадена правителствената агенция за Национално управление по въздухоплаване и изследване на космическото пространство – НАСА. Първоначално космическата агенция разполага с четири лаборатории и 80 работници, като на нея е възложено мирното изследване и проникване в космоса.
Първият проект на НАСА с кодовото име Мъркюри е насочен към обезпечаването на възможността за пилотирани полети в околоземното пространство. На 5 май 1961 г., астронавтът Алън Шепърд става първият американец в космоса, като пилотира Фрийдъм 7 за 15-минутен суборбитален полет. Джон Глен става първият американец летял около Земята на 20 февруари 1962 г., по време на 5,5-часовия полет с Френдшип 7.
Следващият важен проект е Джемини, който има девет мисии и изучава възможностите за скачане на два апарата в космическото пространство. Той е изключително важен както за програмата за достигане на човек до Луната, така и за цялостното развитие на космонавтиката и създаването на космически бази.
През 1961 г. стартира програмата Аполо, която има за цел кацането на човек на Луната. Програмата има общо 34 мисии, като две са неуспешни. Тя продължава 11 години, като девет полета достигат до Луната. Успешно се прилуняват шест. На лунната повърхност стъпват 12 астронавти. След приключване на лунната програма на околоземна орбита са изведени още 4 пилотирани кораба Аполо – три по програмата Скайлаб и един по съвместната програма Аполо-Союз. Шестте извършени полета, кацнали на Луната, се връщат с много събрана информация и над 400 кг лунни проби. Изследванията включват: проверка състава на почвата, метеорити, сеизмичност, магнитно поле и изследвания върху слънчевия вятър и др.
Следващата голяма космическа програма на НАСА е свързана с изграждането на флотилия от совалки, които излитат и кацат на земята, като по този начин правят пилотираните полети далеч по-ефективни. Първоначално са построени четири совалки - Колумбия, Чалънджър, Дискавъри и Атлантис. Две от тях – Малънджър и Колумбия са загубени при катастрофи, а на мястото на Чалънджър в употреба е въведена совалката Индевър. Совалките извършват 135 космически полета, като първият е през 1981 г., а последният през 2011 г. Това е най-успешната космическа програма в историята на човечеството досега.
НАСА продължава своята дейност по изследване на близкия и далечния космос с мисии до Венера, Марс, Меркурий, Юпитер и др. Тя е част от глобалното сътрудничество за мирно усвояване и изследване на космоса, което става особено интензивно след края на Студената война. Основни цели на програмите на НАСА понастоящем са изпращане на пилотиран кораб до Марс и кацане на човек на Червената планета, както и възстановяване на пилотираните полети до Луната с цел изграждане на постоянна база там.
