太空時代是在1957年10月4日那個寒冷的傍晚開始的。84公斤的鋁製球體「史潑尼克號」被裝進一枚蘇維埃R-7彈道飛彈的彈頭尖端，從鹹海東方約161公里處、基吉昆沙漠邊緣附近的發射台升空，成為第一個繞地球飛行的人造物體。和史上任何探索與發現時代一樣重大的新紀元，就這樣展開。接下來，人類繞地球飛行、在太空中漂浮，還有最嘆為觀止的——登陸月球。
短短15年後，也就是1972年12月最後一趟阿波羅登月任務完成之後，這個時代就結束了。太空梭1981年初次登場時曾是高科技的驚人之作，但事實卻證明它既脆弱、昂貴，而危險。由於它只能在低地球軌道飛行，太空飛行變成了一連串哪兒也去不了的高科技巡航。當2003年哥倫比亞號太空梭重返地球途中在德州上空解體、造成七名太空人全部罹難時，調查人員曾譴責載人太空飛行計畫漫無目的。
小布希總統提出新的「太空探索願景」作為回應：在2020年前讓美國太空人重返月球，最後送他們去火星。美國正在訂購新火箭、建造一艘新太空船、擬定計畫打造月球基地，並在重重困難下，試著重拾最初推動我們進入太空的那種迫切感與冒險精神。
發射史潑尼克號的那枚R-7火箭是科技傑作，也是對西方世界的挑戰。在傳奇火箭設計師謝爾蓋•科羅廖夫的領導下，蘇聯科學家不只研發出可將核子武器發射到美國的火箭，還開啟了通往月球和更遠處的道路。
一個月後，蘇聯發射了508公斤的「史潑尼克二號」，它的重量是史潑尼克號的六倍，上面還載了一隻名叫萊卡的狗。萊卡在過熱的太空艙裡只存活了幾個小時，但俄國人已表達了他們的重點：如果他們可以讓一隻狗進入軌道，也就可以送人上去。
接下來幾年間，美國和蘇聯各自發展出不同的技術，但他們都面對了同樣的基本挑戰：發射的物理原則在當時、甚至是現在都無法改變；一個被拋入太空的物體必須達到2萬7000至2萬9000公里的時速才能抵達低地球軌道。若想掙脫地球的重力、飛向他處，一艘太空船的時速必須達到4萬公里才行。酬載愈大，火箭就必須愈有力；就這點而言，擁有R-7火箭的蘇聯一開始占有很大的優勢。史潑尼克號發射四個月之後，美國確實將他們的第一枚人造衛星送上了軌道，即14公斤的「探險家一號」，但到了該年底，蘇聯就發射了重1.5噸的史潑尼克三號。
接下來的競爭造就了一長串驚人的壯舉與英雄。1961年，年僅27歲的蘇聯太空人尤里•加加林成為第一個進入太空的人類，他環繞地球一周之後，順利降落在一片犁田裡。翌年，飛行員約翰•格倫成為第一個環繞地球的美國人——他後來當上了參議員。
1963年有了第一個女太空人，是蘇聯的紡織女工瓦蓮京娜•捷列什可娃。太空人阿列克謝•列昂諾夫在1965年進行了第一次太空漫步，而1966年太空人尼爾•阿姆斯壯和戴夫•史考特則完成了第一次太空接合。
1961年，甘迺迪總統承諾「在1960年代結束前」將人類送上月球，美國航太總署的布勞恩和蘇聯的科羅廖夫同感壓力，火速完成一系列愈發複雜的飛行測試與軌道任務，最終建造了兩具龐大的登月火箭，也就是美國的農神五號和蘇聯的N-1，兩者都可以負載數公噸的重量進入太空。
然而雙方的計畫都難逃悲劇的命運。1967年1月27日，甘迺迪太空中心的阿波羅太空船在一場訓練中因船艙電線短路而起火，造成太空人賈斯•格里索姆、艾德•懷特和羅傑•查菲不幸罹難。