1903年12月17日，美国的莱特兄弟（兄威尔伯，1867—1912；弟奥维尔，1871—1948），制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号，并且获得试飞成功，首次弟弟在空中呆了12秒，飞行距离36米；第二次，哥哥飞行了260米，时间59秒。标志着飞机从此诞生了。
1911年，英国的肖特兄弟申请了多台发动机飞机设计的专利。这种飞机装有3副螺旋桨，2台发动机。这种飞机还装有两套飞行操纵机构，两名驾驶员都能操纵飞机而不必换座位。
1910年12月10日，在法国巴黎展览会上，有一架飞机在表演时坠毁。但是，这架飞机却引起人们很大关注，因为它使用的一台新型发动机。设计者就是飞机驾驶员罗马尼亚人亨利·科安达本人。他的发动机是用一台50马力的发动机使风扇向后推动空气，同时增设一个加力燃烧室，使燃气在尾喷管中充分膨胀，以此来增大反推力。这就是最早的喷气发动机。
1930年，波音公司推出了第一架真正现代意义上的客机波音247（每小时248公里，载客10人，航程776公里）。
1934年德国的奥安获得离心型涡轮喷气发动机专利。1939年8月27日奥安使用他的发动机制成世界第一架喷气式飞机。
1939年9月14日世界上第一架实用型直升机诞生，它是美国工程师西科斯基研制成功的VS-300直升机，有1副主旋翼和3副尾桨。
1947年10月14日在美国加利福尼亚州的桑格菲尔地区，贝尔公司的X—1飞机在试飞中冲破音障，达到马赫数1.06，这时的高度是13000米。1957年，波音公司首次实现了环球不着陆飞行。
空间科学技术包括空间科学与空间技术，是一门综合性学科。概括地说，空间科学就是在宇宙空间中进行各种科研活动，以研究宇宙空间的物质及其运动变化为目的，包括空间物理、空间生物和空间化学等分支；空间技术（也称航天技术）是从事空间飞行的综合性技术，包括空间飞行、空间系统工程、空间控制与导航、空间通信、遥测遥控等技术。通常认为，航天器、运载器和地面测控技术是空间技术的三大支柱。
现代空间技术是在二次世界大战中火箭技术的基础上发展变化起来的。
火箭的研究在20世纪初就开始了，为此做出贡献的是俄国科学家齐奥尔科夫斯基（К。Э。Циолковский，1857—1935）和美国的戈达德（R。H。Goodard，1882—1945）。齐奥尔科夫斯基生于俄国一个贫苦的护林人家庭。9岁那年因病两耳失聪，被迫辍学，但他依靠顽强的毅力坚持自学，成了一名中学教师。在艰苦的条件下，齐奥尔科夫斯基开始了对火箭原理与航天理论的研究。他提出了著名火箭速度公式和多级火箭飞行原理，他建议使用液体燃料推进剂代替固体燃料推进剂，从理论上论证了到宇宙飞行的可能性。为了使人们确信利用火箭可以在太空中飞行，齐奥尔科夫斯基花了20年时间，写了一部科幻小说《在地球之外》。他系统完整地描述了宇宙航行的全过程，他提到了宇航服、太空失重状态、登月车，令人吃惊的是，他的设想与现代太空技术完全一样。可惜的是，齐奥尔科夫斯基的这些科学设想在当时没有得到重视，当时的技术条件也不可能实现其构想。但齐奥尔科夫斯基对空间技术的未来充满信心，他的墓碑上刻着这样一句话：“人类不会永远将自己束缚在地球上”。
实现齐奥尔科夫斯基设想的是美国人戈达德（1882—1946）。早在1908年，戈达德就开始研究火箭原理，试验各种火箭燃料。1914年，他首次应用分级原理，设计一枚两级火箭。1916年，他进一步提出研究火箭的计划和设想并得到史密斯研究所的资助。1919年，他发表了题为《达到极限高度的一种方法》的著名论文，预言火箭能冲破地球引力的束缚而到达月球和太空。这个预言当时没有得到舆论的支持，然而，戈达德并未灰心，仍不懈地进行火箭飞行的研究。1926年3月17日，他在美国马萨诸塞州一家农场中发射了用液氧和汽油做推进剂的第一枚液体火箭，这枚火箭在2秒钟内升高约12米，射程约55米。以后又经过多次改进，1930年—1935年间，他发射了多枚火箭，高度达2500米左右。为纪念戈达德在火箭研究中的重大贡献，美国宇航局研究机构于1962年被命名为“戈达德宇航中心”。
20世纪30年代，火箭技术在德、意、英、法等国家发展起来。特别是在德国，为了法西斯侵略战争的需要，大力研制火箭。1936年，在火箭专家冯·布劳恩（W。Von Braun，1912—1977年）领导下，建立秘密火箭试验基地。1942年10月3日，试验发射了长为14米，重为13吨的远程液体火箭V-2，它的推进剂是酒精（75%）和液氧，最大飞行高度80公里，最大速度7.5公里/秒，最大射程300公里。1944年，V-2火箭投入第二次世界大战使用，他们共发射了4300枚V-2火箭，给英国造成了很大的破坏，但没有能挽救纳粹德国覆灭的命运。
德国战败后，美国和前苏联成了德国火箭技术的两个主要受益者。冯·布劳恩率领的研究小组共100多名火箭专家向美军投降，美国还得到了V-2火箭的资料和设备。前苏联军队则占领了德国制造V-2火箭的基地，并将剩下的专家和设备运往苏联。美国和前苏联后来之所以能成为世界上两大航天大国，与对V-2火箭资料、设备和专家的占有是分不开的。
第二次世界大战结束后，美苏两国出于政治和军事的需要，争先恐后地改进和发展火箭技术。1946年美国发射了V-2探空火箭，1949年又发射了二级火箭。苏联也于1947年成功发射V-2，1949年发射的探空火箭能将2.2吨负载带到212公里的高空。1956年，苏联发射成功了第一枚洲际导弹“苏联1”号，使苏联的火箭技术领先于美国。
近年来，我国运载火箭技术已达到国际水平。“长征2”号、“长征3”号火箭已投入商业运用，并向国外开放，先后成功地发射了美国制造的亚洲一号通信卫星以及巴基斯坦、瑞典、澳大利亚等国家的通信卫星。
前苏联在研制洲际导弹的过程中，火箭技术有了极大的发展。
1957年10月4日，前苏联用“前苏联1”号三级火箭成功地把重83.6公斤的世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼号（旅行者1号）”送入空间轨道，开创了空间科学技术的新纪元，标志着空间时代的开始。前苏联的成功使美国极为震惊，他们急起直追。1958年1月，美国也发射了人造地球卫星——“探险者1号”。紧接着美国又于1958年3月17日和次年2月17日将两颗人造地球卫星送入轨道。
接着美、苏两国相继开展了航天技术研究和航天器的回收工作。经过多次实验研究，美国于1960年8月17日第一次回收到从人造卫星上弹回来的回收舱，为载人探空飞行开辟了道路。1961年，前苏联成功地发射载有宇航员加加林的第一颗载人卫星。加加林在地球空间轨道上运行108分钟后安全返回地面，标志着人类进入航天时代。继美国、前苏联之后，法国、日本分别于1965年11月26日、1970年2月11日成功发射了各自的人造地球卫星。
1958年，美国成立了国家航天局，开始研究载人航天问题。1959年1月2日，苏联成功发射了第一颗人造行星“梦想一号”。9月12日，“梦想二号”在月球硬着陆。1960年，苏联“梦想三号”成为月球卫星。1960年8月10日，美国成功地回收了卫星。1964年8月19日美国成功发射了第一颗地球同步静止轨道通讯卫星。
我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红1号”是在1970年4月24日发射的，以后又陆续发射了科学考察卫星、气象卫星、通讯卫星等，并掌握了卫星回收技术。1984年4月，我国又成功地向东经125度赤道上空定点发射了一颗通信卫星。接着，又于1986年、1988年、1990年成功地发射了4颗静止轨道通信卫星，成为世界上继美国、前苏联、欧洲空间局、日本之后第五个利用地球静止轨道的国家。
载人航天是航天技术发展的一个新阶段，是人类驾驶和乘坐载人航天器（载人飞船、空间站、航天飞机）在太空从事各种探测、试验、研究、军事和生产的往返飞行活动。
1961年4月12日，苏联宇航员加加林乘“东方1号”飞船升空，历时108分钟，标志人类首次进入太空。
1962年2月20日，美国“友谊号”载人飞船发射成功。同年又有两次发射，在太空最长时间已达9小时12分。
1963年6月16日，苏联尼·捷列什科娃乘“东方6号”飞船上天，历时2天又22小时50分，成为世界第一位女宇航员。
1965年3月18日，苏联宇航员列昂诺夫走出上升2号飞船，离船5米，停留12分钟，首次实现人类航天史上的太空行走。
1961年美国总统肯尼迪宣布美将在60年代末实现人类登月计划——阿波罗计划，开始设计阿波罗宇宙飞船和卫星-V火箭。参与该计划的约有2万多家公司和120所大学，共计400多万人，历时10年，耗资达250亿美元。1967年7月阿波罗登月计划终于实现。1969年7月16日，美国“阿波罗11”号宇宙飞船把两名宇航员阿姆斯特朗和艾尔德林送上月球，实现了载人登月计划。这标志着空间科学技术发展到了一个更高的新阶段。
1976年7月20日，美国的火星探测器在火星着陆。
1999年11月20日，我国自行研制的第一艘无人航天试验飞船“神舟号”试飞成功，成为世界上除美国、俄罗斯以外的第三个掌握载人航天技术的国家。2001年1月10日，我国自行研制的“神舟1”号发射成功。2002年3月25日中国“神舟3”号发射升空，向载人航天飞行迈出了关键一步。2003年10月15日，中国“神舟5”号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，中国宇航员杨利伟在绕地球飞行21个小时后成功返回地面，中国成为世界上第三个掌握载人飞船技术的国家。
20世纪70年代后，载人航天技术涉足于空间站和航天飞机，并在许多方面转为民用。各国相继发射大量天文探测器、通信卫星、资源卫星和气象卫星等（已超过5000颗）。用于科学活动的科学卫星和空间探测器也发展很快。美国从1970年7月开始研制航天飞机。1981年4月21日，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号在美国升空，在近地轨道运行54小时后，安全返回地面。继“哥伦比亚”号之后，美国先后制造和发射了“挑战者”号、“发现”号、“阿特兰迪斯”号和“奋进”号航天飞机。其中，1986年1月28日，“挑战者”号在第十次起飞73秒后不幸爆炸，7名宇航员当即身亡，使美国的航天计划受到重大挫折。在时隔15年后的2001年，参与飞船设计的两名工程师披露了导致飞船爆炸的前因后果：在飞船起飞前，两人曾因为过低的温度和船身接合处的橡皮圈存在隐患，试图阻止飞船的升空，但是负责飞船发射的美国瑟奥科尔公司管理层未予理睬，而决定按时发射，悲剧就此发生。任何一个微小的纰漏都可能在瞬间演变为致命的错误，科学来不得丝毫的浮夸和虚假。
航天飞机的用途非常广泛，它可以发射各种卫星。航天飞机装有各种科学仪器和设备，科学家可以在此进行一些在地面上难以完成的科学实验与研究。此外，航天飞机可以用于军事，如进行军事侦察，俘获或击毁敌方军事卫星，对地面目标进行攻击等。
空间技术的发展为科学技术研究提供了崭新的手段，扩大了研究领域，对当代科学技术的发展产生了深远的影响。过去，人们只能从地面上观察宇宙，地球被一层厚厚的大气包裹着，挡住了人们的视野。人造卫星上天以后，大大开阔了人类的视野，使人类的观测和探测手段发生了革命性的变革。
