Đề xuất lý thuyết đầu tiên về du hành vũ trụ sử dụng tên lửa đã được nhà thiên văn học và nhà toán học người Scotland William Leitch đưa ra trong một bài tiểu luận năm 1861 "Hành trình xuyên không gian".[1] Nổi tiếng hơn (mặc dù không được biết đến rộng rãi bên ngoài nước Nga) là tác phẩm của Konstantin Tsiolkovsky, "Исследование мировых пространств реактивными приборами"(Khám phá không gian vũ trụ bằng các thiết bị phản lực), xuất bản năm 1903.

Tác phẩm về chế tạo tên lửa của Tsiolkovsky không được đánh giá cao trong suốt cuộc đời của ông, nhưng ông đã ảnh hưởng đến Serge Korolev, người trở thành nhà thiết kế tên lửa chính của Liên Xô dưới thời Joseph Stalin, để phát triển tên lửa đạn đạo xuyên lục địa để mang vũ khí hạt nhân làm biện pháp đối phó với máy bay ném bom của Hoa Kỳ. Các dẫn xuất của tên lửa R-7 Semyorka của Korolev đã được sử dụng để phóng vệ tinh Trái Đất nhân tạo đầu tiên trên thế giới, Sputnik 1, vào ngày 4 tháng 10 năm 1957 và sau đó là người đầu tiên quay quanh Trái Đất, Yuri Gagarin trong tàu Vostok 1, vào ngày 12 tháng 4 năm 1961.[2]

Du hành không gian đã trở thành một khả năng kỹ thuật với công trình của ấn phẩm của Robert H. Goddard vào năm 1919 trong bài viết của ông Phương pháp đạt đến độ cao cực độ. Việc ông áp dụng vòi de Laval cho tên lửa nhiên liệu lỏng đã cải thiện hiệu quả đủ để việc đi lại giữa các hành tinh trở nên khả thi. Ông cũng đã chứng minh trong phòng thí nghiệm rằng tên lửa sẽ hoạt động trong chân không vũ trụ; [cần định rõ] Dù sao, tác phẩm của ông không được công chúng coi trọng. Nỗ lực của ông nhằm bảo đảm một hợp đồng của Quân đội cho một vũ khí phóng tên lửa trong Thế chiến thứ nhất đã bị thật bại do hiệp định đình chiến ngày 11 tháng 11 năm 1918 với Đức. Làm việc với sự hỗ trợ tài chính tư nhân, ông là người đầu tiên phóng tên lửa nhiên liệu lỏng vào năm 1926. Các bài báo của Goddard có ảnh hưởng lớn đến quốc tế trong lĩnh vực của ông.

Trong chiến tranh thế giới thứ hai, các tên lửa dẫn đường đầu tiên, V-2 đã được phát triển và sử dụng làm vũ khí bởi Đệ tam Quốc xã. Trong chuyến bay thử nghiệm vào tháng 6 năm 1944, một tên lửa như vậy đã bay vào vũ trụ ở độ cao 189 kilômét (102 hải lý), trở thành vật thể đầu tiên trong lịch sử loài người làm như vậy.[3] Vào cuối Thế chiến II, hầu hết đội tên lửa V-2, bao gồm cả người đứng đầu là Wernher von Braun đã đầu hàng Hoa Kỳ, và đã bị trục xuất để làm việc với các tên lửa của Mỹ tại Cơ quan Tên lửa đạn đạo của quân đội. Công việc này trên các tên lửa như Juno I và Atlas cho phép phóng tàu vệ tinh Explorer 1 đầu tiên của Mỹ vào ngày 1 tháng 2 năm 1958 và người Mỹ đầu tiên trên quỹ đạo, John Glenn trong Friendship 7 vào ngày 20 tháng 2 năm 1962. Là giám đốc của Trung tâm bay không gian Marshall, Von Braun giám sát việc phát triển một loại tên lửa lớn hơn có tên Saturn, cho phép Mỹ gửi hai người đầu tiên, Neil Armstrong và Buzz Aldrin, lên Mặt trăng và quay trở lại tàu Apollo 11 vào tháng 7 năm 1969. Đồng thời, Liên Xô đã bí mật thử nhưng không phát triển được tên lửa N1, nghĩa là họ không có khả năng đưa con người lên Mặt Trăng.