De geschiedenis werd geschreven op 4 oktober 1957, toen de Sovjet-Unie Sputnik I met succes lanceerde. De eerste kunstmatige satelliet ter wereld was ongeveer zo groot als een basketbal en woog slechts 183 pond. Het duurde ongeveer 98 minuten voordat Spoetnik I op zijn elliptische pad om de aarde draaide. De lancering luidde nieuwe politieke, militaire, technologische en wetenschappelijke ontwikkelingen in en markeerde het begin van de ruimtewedloop tussen de VS en de U.S.S.R.
In 1952 besloot de International Council of Scientific Unions om het International Geophysical Year op te richten. Het was niet echt een jaar maar eerder 18 maanden, ingesteld van 1 juli 1957 tot 31 december 1958. Wetenschappers wisten dat cycli van zonneactiviteit op dit moment op een hoog punt zouden zijn. De Raad heeft in oktober 1954 een resolutie aangenomen waarin wordt opgeroepen om tijdens de IGY kunstmatige satellieten te lanceren om het aardoppervlak in kaart te brengen.
Het Witte Huis kondigde plannen aan om in juli 1955 een baan om de aarde te lanceren voor de IGY. De regering verzocht om voorstellen van verschillende onderzoeksbureaus om de ontwikkeling van deze satelliet te ondernemen. NSC 5520, de Conceptverklaring voor het beleid van het Amerikaanse wetenschappelijke satellietprogramma, beval zowel de oprichting van een wetenschappelijk satellietprogramma als de ontwikkeling van satellieten voor verkenningsdoeleinden aan.
De Nationale Veiligheidsraad keurde de IGY-satelliet goed op 26 mei 1955 op basis van NSC 5520. Dit evenement werd op 28 juli tijdens een mondelinge briefing in het Witte Huis aan het publiek aangekondigd. De verklaring van de regering benadrukte dat het satellietprogramma bedoeld was als de Amerikaanse bijdrage aan de IGY en dat de wetenschappelijke gegevens ten goede zouden komen aan wetenschappers uit alle landen. Het Vanguard-voorstel van het Naval Research Laboratory voor een satelliet werd in september 1955 gekozen om de VS tijdens de IGY te vertegenwoordigen.
De Sputnik-lancering heeft alles veranderd. Als technische prestatie trok het de aandacht van de wereld en het Amerikaanse publiek overrompeld. De grootte ervan was indrukwekkender dan de beoogde 3,5-pond laadcapaciteit van Vanguard. Het publiek reageerde angstig dat het vermogen van de Sovjets om een dergelijke satelliet te lanceren zich zou vertalen in het vermogen om ballistische raketten te lanceren die nucleaire wapens van Europa naar de VS zouden kunnen dragen..
Toen sloeg de Sovjets opnieuw toe: Sputnik II werd op 3 november gelanceerd, met een veel zwaardere lading en een hond genaamd Laika.
Het Amerikaanse ministerie van Defensie reageerde op de politieke en publieke furore over de Sputnik-satellieten door de goedkeuring van een ander Amerikaans satellietproject. Als gelijktijdig alternatief voor Vanguard begonnen Wernher von Braun en zijn Army Redstone Arsenal-team te werken aan een satelliet die bekend zou worden als Explorer.
Het tij van de ruimtewedloop veranderde op 31 januari 1958, toen de VS met succes Satellite 1958 Alpha lanceerde, bekend als Explorer I. Deze satelliet droeg een kleine wetenschappelijke lading die uiteindelijk magnetische stralingsbanden rond de aarde ontdekte. Deze riemen zijn vernoemd naar hoofdonderzoeker James Van Allen. Het Explorer-programma ging verder als een succesvolle reeks lichtgewicht, wetenschappelijk bruikbare ruimtevaartuigen.
De lancering van Spoetnik leidde ook tot de oprichting van NASA, de National Aeronautics and Space Administration. Het congres heeft in juli 1958 de National Aeronautics and Space Act, gewoonlijk de "Space Act" genoemd, aangenomen en de Space Act heeft NASA op 1 oktober 1958 opgericht. Het is lid geworden van NACA, het National Advisory Committee for Aeronautics, met andere overheidsinstanties..
NASA deed in de jaren zestig baanbrekend werk in ruimtetoepassingen, zoals communicatiesatellieten. De Echo-, Telstar-, Relay- en Syncom-satellieten zijn gebouwd door NASA of door de particuliere sector op basis van belangrijke NASA-vooruitgang.
In de jaren zeventig veranderde het Landsat-programma van NASA letterlijk de manier waarop we naar onze planeet kijken. De eerste drie Landsat-satellieten werden gelanceerd in 1972, 1975 en 1978. Ze stuurden complexe gegevensstromen terug naar de aarde die konden worden omgezet in gekleurde afbeeldingen.
Landsat-gegevens zijn sindsdien in verschillende praktische commerciële toepassingen gebruikt, waaronder gewasbeheer en foutlijndetectie. Het volgt vele soorten weer, zoals droogte, bosbranden en ijsschotsen. NASA is ook betrokken geweest bij verschillende andere aardwetenschappelijke inspanningen, zoals het aardobservatiesysteem van ruimtevaartuigen en gegevensverwerking dat belangrijke wetenschappelijke resultaten heeft opgeleverd in tropische ontbossing, opwarming van de aarde en klimaatverandering.