4 października 1957 z kosmodromu Bajkonur wystartowała rakieta R-7, wynosząc na orbitę okołoziemską satelitę Sputnik 1. Tak w historii ludzkości rozpoczęła się era kosmiczna. Później, po 12 latach wyścigu pomiędzy Związkiem Radzieckim a Stanami Zjednoczonymi, człowiek wylądował na Księżycu.

Sputnik 1 ważył 83 kilogramy i nie był satelitą przeznaczonym ściśle do badań astronomicznych. Wyposażony był jedynie w dwa nadajniki radiowe, które umożliwiały odbiór sygnału radioamatorom na całej Ziemi. Za pierwszego satelitę mającego znaczenie astronomiczne, można uznać Sputnika 2, który został wysłany 3 listopada 1957, wkrótce po Sputniku 1. Drugi z satelitów zawierał fotopowielacze czułe na promieniowanie rentgenowskie, niewrażliwe zaś na działanie światła widzialnego. Dzięki temu przeprowadzono jedyne w swoim rodzaju obserwacje Słońca w widmie rentgenowskim, w zakresach 300 – 800 pm, 800 – 2200 pm oraz 4400 – 12000 pm (pikometrów).

Czasy rywalizacji między USA i Związkiem Sowieckim w tzw. podboju kosmosu były łaskawe dla rozwoju satelitarnych instrumentów astronomii. Od 1954 Amerykanie prowadzili prace nad swoim sztucznym satelitą który został wystrzelony pod nazwą Explorer 1, pierwszego lutego 1958 roku. Explorer 1 był pierwszym satelitą badawczym oficjalnie ogłoszonym jako naukowy, zaś najistotniejszym efektem jego pracy było wykrycie promieniowania w pasach van Allena.

Pierwszym ściśle astronomicznym satelitą był amerykański OSO (Orbiting Solar Observatory) wysłany w marcu 1962 roku, niecałe pięć lat po Sputniku 1. Było to pierwsze satelitarne obserwatorium astronomiczne, dedykowane do obserwacji Słońca. Kolejny taki instrument udało się skutecznie umieścić na orbicie w 1968 roku. Był to OAO 2 (Orbiting Astronomical Observatory) posiadający 11 urządzeń obserwacyjnych. Najistotniejszą możliwością OAO 2 było badanie gwiazd w ultrafiolecie co było dotąd nieosiągalne z powierzchni Ziemi. Zgodnie z planami, przy pomocy OAO 2 zbadano około 50 tysięcy głównie młodych i gorących gwiazd, świecących obficie w ultrafiolecie. Dzięki temu uzupełniono wiedzę astrofizyczną o niezbadaną dotychczas ultrafioletową dziedzinę widma gwiazdowego. Dowiedziano się między innymi wiele na temat powstawania gwiazd i ich rozwoju.

W 1946 roku powstała koncepcja stałego obserwatorium orbitalnego, jakim miał być teleskop kosmiczny. Idea została zrealizowana dopiero z wystrzeleniem Kosmicznego Teleskopu Hubble'a w 1990 roku, a więc 33 lata po umieszczeniu na orbicie Sputnika 1. Kosmiczny Teleskop Hubble'a był prawdziwym ukoronowaniem wysiłków astronomów w dążeniu do pokonania ziemskich barier. Choć wkrótce po umieszczeniu okazało się, że teleskop posiada wady optyczne, usterki zostały usunięte i teleskop z nieosiągalną dotąd ostrością przekazał obserwacje, dzięki którym dokonano wielu odkryć. Obserwacje teleskopem Hubble'a pozwoliły między innymi rozwinąć teorie na temat aktywnych jąder galaktyk, obiektów młodego Wszechświata, dalekich obiektów Układu Słonecznego oraz powstawania gwiazd, dzięki obserwacjom materii z której powstają gwiazdy.