美国国家航空航天局

初创时期

自1946年以来国家航空咨询委员会 (NACA) 一直在实验超音速X-1试验机. 1950年代初，面临为国际地球物理年 (1957–58) 发射卫星的巨大挑战，美国 Vanguard计划对此付出很多努力，1957年10月4日苏联发射世界上第一颗人造卫星 （斯普特尼克1号）之后 ，美国的注意力转向刚刚起步的太空作战。美国国会对国家安全和技术领导的威胁（被称作"斯普特尼克危机"）感到震惊，并敦促采取迅速行动， 德怀特·艾森豪威尔总统及其顾问团提出更加深思熟虑的措施。 1958年12月，NACA组织了一个由Guyford Stever领导的“空间特殊技术委员会”。
从美国国家声望和和军事必要性来看，这个[斯普特尼克1号]挑战是通过一项充满活力的研究和发展的空间征服计划来满足国家的迫切性需求，因此科学研究由国家民间机构负责......  NACA有快速推广和扩大其空间技术影响的能力。 
当时这个新的联邦机构将进行的是所有非军事太空活动，但是在1958 年2月成立的国防高等研究计划署（APRA）从事的却是开发军事用途的空间技术。
1958年7月29日艾森豪威尔总统签署了美国航天法， 建立了NASA。 当它于1958年10月1日开始运作时，NASA完整地吸收了43岁的NACA及其8,000名员工，年度预算为1亿美元，三个主要研究实验室（兰利研究中心，艾姆斯航空实验室和刘易斯飞行推进实验室）和两个小型测试设施。 1959年艾森豪威尔批准了NASA的标志 陆军弹道导弹局和美国海军研究实验室 已经成为NASA的一部分，NASA和苏联在进入太空竞赛时的重要贡献者沃纳·冯·布劳恩，也是德国火箭技术的领导者，他借鉴了美国科学家罗伯特·戈达德的早期作品，并在陆军弹道导弹机构（ABMA）工作。  美国空军的早期研究 和很多ARPA的早期太空计划也被转移到NASA。 1958年NASA 得到了加利福尼亚理工学院运营的承包设施喷气推进实验室的控制权。

太空竞赛

苏联于1957年10月4日成功地将第一枚人造卫星斯普特尼克1号送入太空之后，美国的注意力转移到自己正在起步的太空工业发展。国会受到此一史泼尼克危机的震撼，要求政府立即采取行动，但艾森豪总统与其顾问团则认为应该更审慎地考量，在数个月的商议后，认为有必要成立一个全新的政府机构，以领导所有非军事太空行动。
美国的第一颗环地球人造卫星“探险者1号”在1958年1月31日发射昇空。同年7月29日，艾森豪总统签署了NASA的成立，1958年10月1日NASA正式成立。NASA以拥有46年历史的研究机构国家航空咨询委员会（NACA）的四个主要实验机构与其中80名成员改组而成。由在战后移民至美国的前德国火箭专家沃纳·冯·布劳恩所领导的德国火箭计划，对于美国进入太空竞赛领域有着重大的贡献，被誉为“美国太空计划之父”。陆军弹道导弹署和美国海军研究实验室的一部分也整合到NASA的组织里。

计划

原计划中，在水星计划和双子星座计划结束之后的阿波罗计划启动，以在太空中做“有意思”的工作，甚至把航天员送入月球轨道（并未计划登陆月球）。肯尼迪总统在1961年5月25日的演说中声称美国应该在1970年以前“把一个航天员送到月球上并把他安全带回来”使得阿波罗计划被迅速调整。阿波罗计划也就变成了载人登月计划。双子星座计划很快变成了为复杂得多了的阿波罗计划提供辅助航天器技术的任务。
包括阿波罗1号中美国第一次有航天员牺牲的事件，阿波罗8号首次航天器环绕月球的壮举在内，8年的初期准备之后，阿波罗计划为阿波罗11号派遣尼尔·阿姆斯壮和巴兹·奥尔德林于1969年7月20日登月并于7月24日返回做好了准备。在踏出登月舱之后，阿姆斯壮说道：“这是一个人的一小步，也是全人类的一大步。”到1972年为止，共有12个航天员登月成功。
美国国家航空航天局赢得了登月竞赛，但在某种意义上失去了方向，至少失去了以保持保证国会批准高额预算的来自公众的关注和兴趣。约翰逊总统下台之后，美国国家航空航天局失去了其主要的政治支持，火箭科学家沃纳·冯·布劳恩被派到华盛顿游说政客。作为后续计划，建立宇宙空间站，建立月球基地，并在1990年前由航天员登陆火星的想法被提出，但是土星火箭和阿波罗计划所使用的设备却无法支持这些目标。阿波罗13号氧气罐爆炸近乎失事而差点损失全部3名航天员的性命，引起了全国上下的注意和关切。尽管阿波罗计划一直安排到阿波罗20号，阿波罗17号为她的母计划画上了句号。这个计划因为预算紧缩（部分因为越南战争的高额支出），和建造可重复使用航天器的计划而结束。

弊案

美国司法部调查显示在1996至2015年间一家挪威外包公司“Sapa Extrusions”(后改名Hydro Extrusion)长达20年零件造假，提供劣质产品给NASA而居然品管部门也都验收通过，造成巨大隐患，实质上也导致两次金牛座（Taurus XL）小型运载火箭发射失败，轨道碳观测卫星（OCO）及“荣耀”科研卫星（Glory）毁灭，导致损失7亿美元之巨，最终总署零件测试实验室主管入狱三年。
该公司伪造测试结果，为火箭整流罩外壳部分提供残次铝材。两次发射中火箭要无法脱离整流罩和无法分离载荷。火箭穿过大气层后，整流罩会接收指令自动脱落，随后分离载荷入轨若无法分离则等于携带额外重量耗损燃料，无法进入高度，卫星要放出时也被挡住无法放出。2015年Sapa Extrusions承认自己伪造测试结果，然而拒不承担火箭失败责任直到对该公司铝件进行独立测试，发现强度不达标，才定罪，但此现象已经隐瞒20年之久未被发现其偷工减料，显见国家航空航天局管理严谨度松散混乱。

现状与将来

包括马克·韦德（Mark Wade）在内的一些评论家指出，NASA在载人飞行的计划中陷入了停滞不前的状况。美国政府花费数十亿美元完成的阿波罗计划以及土星计划中使用的航天器自1970年起就不再被使用。虽然阿波罗计划结束之后NASA的财政预算被大幅缩减，但机构内的官僚作风却没有改变，导致严重的铺张浪费，而且器械也没有保持在最佳状态。
NASA目前不考虑建造新的替补航天飞机，而是转而研发新的奥赖恩计划。NASA的载人航天计划依靠的仍是航天飞机，但当2011年机队退役之后，美国已经不能将人送入宇宙，而需要仰赖俄国。航天飞机担任的任务包括为在建的国际空间站运送主要的建筑构件和材料。在1986年和2003年的两次重大事故中，已有两架航天飞机被毁，导致14位航天员死亡。其中，1986年失事的挑战者号原本是一架做为测试用途的航天飞机。而2003年的哥伦比亚号则造成美国国内对航天飞机未来的信心大减。因而导致了外包厂商的机会，目前为止SpaceX是一个未来的机会，将能让美国人重新坐上美国制造的航天器，回到近地轨道。
NASA计划出现的问题导致了国际空间站计划的停滞不前。按照原计划，国际空间站在2005年应达到七名航天员的配置，但现在却只有最基本的两名，以致很多计划中的研究项目被推迟。其他在国际空间站的项目上投了巨资（比如欧洲空间局）的国家因此担心国际空间站会像太空实验室一样以失败告终。同时，欧洲国家和日本对国际空间站的贡献也已经落后于时间表。
2004年，美国政府提出了代替宇宙飞船的机组探测飞行器计划，以允许航天局再次将航天员送至月球。此计划后来演变为后来的猎户座飞船计划。
预计将于2021年，NASA跟加洲科技公司合作研发的“空中的士”(SkyTran)将会正式投入服务，届时冀望可纾援城市交通过于挤塞的问题。