El 4 de octubre de 1957, la Unión Soviética se convirtió en el primer país en iniciar la llamada carrera espacial al lanzar el Sputnik 1, el primer satélite terrestre de la historia. Un mes después, enviaron el Sputnik 2, que fue la primera nave espacial en llevar un animal, un perro llamado Laika, convirtiéndose nuevamente en el primer país en enviar con éxito un organismo vivo al espacio. Sin embargo, décadas después se reveló que Laika solo vivió unas pocas horas antes de morir por sobrecalentamiento.
El 31 de enero de 1958, Estados Unidos ingresó oficialmente a la carrera espacial al lanzar el Explorer 1, el primer satélite estadounidense en alcanzar la órbita. El 1 de octubre de 1958, se formó la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) para reemplazar al Comité Asesor Nacional de Aeronáutica (NACA).
Además del Sputnik y el Apolo, otra nave espacial que alcanzó la órbita cercana a la luna y se colocó en órbita heliocéntrica fue la Luna 1, lanzada como parte del programa soviético Luna en 1959, convirtiéndose en la primera nave en dejar la órbita geoestacionaria. Luego de la Luna 1, se llevaron a cabo dos misiones exitosas en el mismo programa: la Luna 2, que fue el primer objeto hecho por el hombre en impactar en la luna, y la Luna 3, que orbitó la luna y fotografió el 70% de su superficie.
El 12 de abril de 1961, la Unión Soviética tomó la delantera y ganó la admiración de todo el mundo al enviar al primer hombre al espacio, Yuri Gagarin. Gagarin, además de ser un miembro destacado de la Fuerza Aérea Soviética y de la carrera espacial, pronunció una famosa declaración contra la guerra mientras orbitaba la Tierra.
En mayo de 1961, se formó el grupo Mercury 7, compuesto por siete astronautas estadounidenses seleccionados para pilotar los vuelos espaciales tripulados del programa Mercury. Alan Shepard se convirtió en el primer estadounidense en el espacio casi tres semanas después del vuelo de Gagarin.
En 1963, la Unión Soviética logró otro hito al enviar a la primera mujer al espacio, Valentina Tereshkova. Tereshkova fue también la primera civil en el espacio, ya que no era una astronauta profesional, sino una trabajadora ordinaria de una fábrica de algodón incluida en el programa espacial soviético dominado por hombres.
En 1965, el cosmonauta soviético Alexei Leonov realizó la primera caminata espacial de la historia, pero enfrentó dificultades al intentar regresar a la cápsula debido a la sobre-presurización de su traje.
Antes de la misión Apollo 11, la sonda soviética Luna 9 se convirtió en el primer objeto en alunizar en 1966, seguida poco después por Luna 10, que orbitó la luna.
El año 1967 fue el más mortífero para ambas naciones en la carrera espacial. Los astronautas estadounidenses Gus Grissom, Ed White y Roger Chaffee fallecieron en un incendio en su cápsula Apollo 1 durante una prueba en la plataforma de lanzamiento.
En el mismo año, el cosmonauta soviético Vladimir Komarov murió cuando las paracaídas de su cápsula Soyuz 1 no se abrieron correctamente después del reingreso. También fallecieron dos astronautas estadounidenses más, Edward Gibbons y Clifton Williams, en un accidente automovilístico y un accidente de aviación, respectivamente.
En 1968, sucedió otro accidente trágico en la carrera espacial: el primer hombre en el espacio, Yuri Gagarin, perdió la vida en un accidente aéreo a los 34 años.
El 20 de julio de 1969, Neil Armstrong y Edwin «Buzz» Aldrin se convirtieron en los primeros hombres en caminar sobre la luna, mientras su compañero Michael Collins orbitaba la luna en solitario.
Después de años de dominio espacial soviético, Estados Unidos tomó la delantera y hizo historia al poner al primer hombre en la luna.
Después del exitoso alunizaje del Apollo 11, otros 10 astronautas estadounidenses caminaron sobre la luna en las misiones Apollo 12 a 17.
Alan Shepard, a los 47 años, comandó la misión Apollo 14, siendo la quinta persona y la más vieja en caminar sobre la luna. También se convirtió en el primer hombre en jugar deportes en la luna, golpeando dos bolas de golf.
David Scott, comandante de la misión Apollo 15, se le recuerda por honrar a los astronautas fallecidos colocando la llamada figura del astronauta caído en la cima del Mons Hadley como un tributo.
Un detalle impactante para todos los astronautas que caminaron en la luna fue su distintivo olor: en otras palabras, la luna realmente huele mal.
Jim Lovell fue la primera de las tres personas en volar a la luna dos veces y la única en hacerlo sin aterrizar.
Por último, Harrison Schmitt fue la última persona en subir a la luna, mientras que Eugene Cernan fue el último en bajar. Ambos fueron miembros de la misión Apollo 17 que tuvo lugar en diciembre de 1972.