Исследование космоса являлось одной из приоритетных программ развития в СССР. Между СССР и США развернулась так называемая «лунная гонка» - борьба за лидерство в исследовании Луны. Сначала первенство в ней принадлежало СССР, беспилотные станции которого впервые достигли лунной поверхности. Однако затем вперёд вышли США, которым удалось произвести пилотируемый облет Луны и в 1969 г. высадить туда астронавтов. После этого советская программа лунной экспедиции была свёрнута. СССР перенёс центр тяжести на исследование Луны, Венеры и Марса с помощью межпланетных автоматических аппаратов. С середины 1970-х гг. постоянно действующие советские космические станции работали на орбите Земли. Большое символическое значение имела состоявшаяся в 1975 г. стыковка советского космического корабля «Союз» и американского «Аполлона».
К основным достижениям советских ученых в области освоения космоса в период второй половины 1950-х — начале 1960-х можно отнести:
- Запуск первого искусственного спутника Земли в 1957 году;
- Станция Луна-2 в 1959 году впервые достигла поверхности Луны;
- 12 апреля 1961 года был впервые совершен полет человека в космос. Первым космонавтом стал Ю. А. Гагарин.
- В 1963 году в космосе впервые побывала женщина-космонавт В. Терешкова;
- В 1965 году советский космонавт А. Леонов впервые в истории совершил выход в открытый космос.