Tên lửa đã là niềm say mê của các khoa học gia cũng như các tay chơi nghiệp dư trong nhiều thế kỷ. Người Trung Quốc đã sử dụng chúng như một loại vũ khí từ thế kỷ 11, và các vũ khí tên lửa làm bằng sắt, đơn giản, không chính xác đã được sử dụng trên tàu chiến cũng như đất liền vào thế kỷ 19. Nhà khoa học người Nga, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky đã đưa ra mô hình lý thuyết về tên lửa nhiều tầng sử dụng nhiên liệu lỏng trong thập niên 1880 có thể đạt đến độ cao vũ trụ và thiết lập nền tảng cho khoa học tên lửa. "Phương trình tên lửa" của ông để tính ra vận tốc bay của tên lửa vẫn đang được sử dụng trong quá trình thiết kế các tên lửa hiện đại. Tsiolkovsky cũng là người đầu tiên vẽ ra mô hình lý thuyết của vệ tinh nhân tạo.

Vào năm 1926, Robert Goddard, người Mỹ đã thiết kế một tên lửa sử dụng nhiên liệu lỏng. Nghiên cứu về tên lửa của Goddard ít được cộng đồng khoa học cũng như công chúng quan tâm. Sau khi chiến tranh nổ ra, nghiên cứu tên lửa trở nên một ngành khoa học quan trọng. Điều đó báo hiệu rằng, bản chất khoa học và hòa bình của các cuộc chạy đua vào không gian luôn đi kèm với các tham vọng quân sự của các nước tham gia.

Đóng góp của người Đức

Vào giữa thập niên 1920, các nhà khoa học Đức đã bắt đầu những thí nghiệm các tên lửa đẩy, dùng nhiên liệu lỏng có khả năng đạt được độ cao và tầm xa khá lớn. Vào năm 1932, các lãnh đạo của Reichswehr, tiền thân của Wehrmacht, đã muốn dùng tên lửa để phục vụ cho các loại pháo tầm xa. Nhà khoa học tên lửa Wernher von Braun đã tham gia vào các nỗ lực phát triển các loại vũ khí cho Đức Quốc xã, sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Von Braun dựa vào nhiều ý tưởng ban đầu của Robert Goddard đã nghiên cứu và cải tiến các loại tên lửa của Goddard.

Tên lửa A-4 của Đức, phóng vào năm 1942, đã trở thành tên lửa đầu tiên đạt đến không gian. Vào năm 1943, Đức bắt đầu sản xuất loại kế tiếp của nó. Tên lửa V-2 đạt tầm xa 300 km (185 dặm), mang theo đầu đạn nặng 1.000 kg (2.200 lb). Wehrmacht đã phóng hàng ngàn tên lửa V-2 vào các quốc gia Đồng Minh, gây nhiều tổn thất và thương vong cho đối phương. Tuy thế, V-2 còn gây nhiều tử vong đối với những người lao động khổ sai trong các nhà máy chế tạo vũ khí như ở nhà máy chế tạo bom tại Trại tập trung Mittelbau Dora nhiều hơn là số người bị chết bởi các vụ tấn công[1][2].

Khi Chiến tranh thế giới thứ hai gần kết thúc, quân đội Hoa Kỳ, Anh và Liên Xô tranh giành công nghệ cũng như các kỹ thuật viên của chương trình tên lửa của Đức ở Peenemünde. Quân đội Anh và Liên Xô có một vài thành công, nhưng Hoa Kỳ hưởng lợi nhiều nhất. Hoa Kỳ đã mang đi một số lượng lớn các nhà nghiên cứu tên lửa; nhiều người là đảng viên Đảng Quốc xã, trong đó Von Braun cũng được sang Hoa Kỳ trong Chiến dịch Kẹp giấy (tiếng Anh: Operation Paperclip). Các khoa học gia Mỹ đã cải tiến các tên lửa Đức và phát triển thêm một số khác. Các khoa học gia sau chiến tranh, kể cả von Braun, sử dụng tên lửa để nghiên cứu các điều kiện nhiệt độ và áp suất ở thượng tầng của khí quyển Trái Đất, tia vũ trụ và nhiều đề tài khác.

Chiến tranh Lạnh

Sau Chiến tranh thế giới thứ hai, Hoa Kỳ và Liên Xô bắt đầu tham gia vào Chiến tranh Lạnh với các vụ do thám và tuyên truyền. Thám hiểm không gian và kỹ thuật vệ tinh có thể cung cấp cho Chiến tranh Lạnh ở cả hai mặt trận này. Các thiết bị đặt trên vệ tinh có thể do thám các quốc gia khác, trong khi các thành công trong vũ trụ được dùng để đánh bóng cho sự phát triển khoa học ở nước đó cũng như các ứng dụng vào quân sự. Tên lửa có khả năng đưa người vào vũ trụ hay hạ xuống một điểm nào đó trên Mặt Trăng cũng có thể mang bom hạt nhân tới một thành phố của đối phương. Các phát triển kĩ thuật phục vụ du hành vũ trụ có thể được ứng dụng trực tiếp vào các tên lửa thời chiến như tên lửa liên lục địa (ICBM). Cùng với các khía cạnh khác của chạy đua vũ trang, phát triển trong khoa học không gian là dấu hiệu của sự thống trị về kĩ thuật và kinh tế, biểu hiện dấu hiệu của siêu cường quốc. Nghiên cứu không gian có hai mục đích: phục vụ hòa bình và đóng góp vào các mục tiêu quân sự.