中华人民共和国航天
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从2000年到2010年，中华人民共和国的国内生产总值增长了三倍。随着国民经济的高速发展，中国对高分辨率、高精度对地观测系统的需求与日俱增。为了结束对于航空遥感和国外高分辨率卫星系统获取高分辨率遥感数据的依赖，中国在2010年5月12日正式启动了“高分辨率对地观测系统”重大专项，简称“高分专项”。高分专项的目的是建成中国高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率的对地观测系统，并在2020年拥有具有时空协调、全天时、全天候、全球范围的观测能力，被视为建立中国战略性空间基础设施的重大工程。2013年4月26日，高分专项的首颗卫星“高分一号”由长征二号丁运载火箭发射升空并送入预定轨道。在其后的数年间，多颗高分卫星被发射入轨，遥感方式涵盖可见光、多光谱、红外、高光谱、微波等。2020年，随着“高分七号”卫星的正式投入使用，高分专项目标打造的天基对地观测能力初步形成。
北斗卫星导航系统在2007年发射首颗北斗二号卫星后迎来了突飞猛进式的发展，仅2010年就发射了五颗北斗二号导航卫星。2012年底，由14颗卫星组成，可向亚太大部分地区提供定位导航授时服务的北斗二号系统构建完成。从2017年11月开始，更为先进的北斗三号系统开始建设，仅用了不到三年时间就发射了24颗地球中圆轨道卫星，3颗倾斜地球同步轨道卫星和3颗地球静止轨道卫星，刷新了全球卫星导航系统组网速度的世界纪录。2020年7月31日，中国共产党中央委员会总书记习近平出席北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式，正式宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通。完成后的北斗三号全球卫星导航系统具备导航定位和通信数传两大功能，可提供定位导航授时、全球短报文通信、区域短报文通信、国际搜救、星基增强、地基增强、精密单点定位共七类服务且性能指标先进，全球范围定位精度优于10米、测速精度优于0.2米/秒、授时精度优于20纳秒、全球服务可用性优于99%，已成为联合国卫星导航委员会认定的全球卫星导航系统四大核心供应商之一。
在2010年代，中国载人航天工程聚焦于关键技术突破与太空短中期驻留能力的完善。2011年9月29日，长征二号F/T1运载火箭将“天宫一号”目标飞行器发射至预定轨道以验证中国的空间交会对接技术。11月1日，长征二号F遥八火箭将神舟八号无人飞船发射升空。11月3日凌晨，神舟八号与天宫一号以自动模式成功实现中国首次空间交会与对接。至此，载人航天的三项基本技术（天地往返、出舱活动、交会对接）均已被中国掌握。2012年6月16日，神舟九号飞船搭载航天员景海鹏、刘旺和刘洋发射升空后与天宫一号对接，三名航天员进入天宫一号，随后进行了约十天的短期驻留并完成了首次手控交会对接试验，其中刘洋凭借这次任务成为中国首位进入太空的女航天员。差不多一年后的6月11日，神舟十号载人飞船发射升空并与天宫一号对接，三名航天员聂海胜、张晓光、王亚平进入空间站。在15天的飞行任务中，三名航天员进行了首次太空授课、第二次手控交会对接和首次绕飞交会试验。
尽管天宫一号具备了空间实验室或空间站的某些性质，但其功能离它们尚有一定的差距，中国第一个真正意义上的空间实验室为2016年9月15日发射的“天宫二号”。与天宫一号不同的是，天宫二号具备太空补加功能，可开展大规模科学实验，配套设备数量和安装复杂度均创造了历次载人航天器任务之最。2016年的10月17日至11月18日间，神舟十一号乘组航天员景海鹏、陈冬进驻天宫二号生活了三十多天，进行了三十多项在轨实验操作，刷新了中国载人航天的记录。之后，2017年4月20日，天舟一号货运飞船成功发射并与天宫二号完成自动交会对接。4月27日，天舟一号与天宫二号成功完成首次推进剂在轨补加试验，标志着中国突破和掌握推进剂在轨补加技术。至此，随着空间实验室、短中期驻留、在轨补加等任务的顺利完成，中国载人航天工程完成了设定的“第二步”的目标，为2020年代长期空间站的建造工程做好了充分的技术准备。
深空探测方面，在2007年嫦娥一号实现中国探月工程“绕”的目标后，中国开始为第二步的“落”做准备。中国第二个绕月探测器“嫦娥二号”于2010年10月1日发射，并首次使用地月转移轨道在10月9日到达月球实现环月飞行，其在接下来的约八个月的工作时间内包括以15千米的低轨道高度对未来的中国探测器预选着陆区虹湾进行局部区域成像，为月球软着陆做准备。2013年12月2日，长征三号乙改进型运载火箭从西昌卫星发射中心升空，将中国的首个地外着陆器与巡视器组合体“嫦娥三号”送入地月转移轨道。12月14日，嫦娥三号着陆器在月球正面的虹湾地区顺利完成月面软着陆，中国成为世界上第三个成功实现航天器地外天体软着陆的国家。12月15日，“玉兔号”月球车被顺利部署到月球表面，其后开展月面巡视勘察，中国探月工程二期“落/巡”的目标达成。
特别值得一提的是，中国在这一时期还进行了对更远的深空世界的初步探测尝试。2011年，由中国科学院国家空间科学中心发起、与俄罗斯合作的“萤火一号”火星探测任务进入实施阶段，这是一次独立于国家重大航天工程之外的小型地外探测活动，探测器重量仅约100千克，被搭载在俄罗斯联邦航天局的“福布斯－土壤”探测器上前往火星，目的为进入环绕火星轨道进行在轨探测。然而在2011年11月成功发射后，由于“福布斯－土壤”探测器的主发动机未能按计划启动，俄罗斯探测器连同搭载的萤火一号最终未能离开近地轨道，于次年1月再入地球大气层并坠毁于太平洋海域，任务最终失败。尽管萤火一号由于非中方因素未能取得预想中的成绩，但中国的独立行星际深空探测也从此进入萌芽阶段。2012年12月13日，结束了月球探测的嫦娥二号在拓展试验任务中在距离地球700万公里处以3.2公里的最近距离飞掠小行星4179并拍照记录，成为中国首个行星际探测器。2016年1月11日，中国的首个独立火星探测任务正式立项并被列入《2016年中国的航天》白皮书中的近期目标内，计划在2020年发射探测器并史无前例地在一次任务中实现火星的环绕、着陆、巡视探测。
在对地观测、卫星导航、载人航天、地外探测等重大项目皆全面开花结果的同时，作为航天系统绝对基础的中国运载火箭领域也在经历着一场重要变革。自20世纪70年代以来，长征系列运载火箭长期使用以偏二甲肼和四氧化二氮作为推进剂的发动机，此类发动机虽然简单可靠，但存在着有毒、有污染、比冲低、循环方式落后等缺点，至20世纪80年代中后期的时候已经显著落后于其它世界航天大国的水平。为了摆脱这种落后局面，自863计划在1986年立项起，中国就开始对新型航天动力系统推进剂的选用问题进行论证。在经过了十多年的前期研究后，于2000年正式立项研制采用高压补燃循环的120吨级液氧煤油发动机。尽管在进入工程研制阶段后遭遇了如发动机试车失败甚至爆炸等的极大困难，研制团队依然突破了高温合金、起动技术等难关，于2006年成功完成了发动机的600秒长程试车，并于2012年通过了国防科工委的验收。2015年9月20日，采用了一台120吨级液氧煤油发动机即YF-100的“长征六号”小型运载火箭首飞成功，新一代发动机圆满完成首次实战。2016年6月25日，使用了六台YF-100的“长征七号”中型运载火箭首飞成功，将中国火箭的低地球轨道最大运力提升至13.5吨，中国开始进入无毒、无污染、大推力的新一代运载火箭时代。
长征七号的首飞同时也是位于海南省文昌市的中国文昌航天发射场所执行的首次发射任务，标志着文昌航天发射场从此登上中国乃至世界航天的历史舞台。与老牌的酒泉、太原和西昌相比，于2009年9月开工建设的文昌是最年轻也是最先进的航天发射场。由于文昌优越的地理条件，火箭在低纬度的文昌航天发射场发射时可提升10%至15%的运力，而且残骸落区位于大海，极大地减少了对地面人员设施的潜在威胁，沿海的位置也使得大直径火箭的运输变得可能。独特的优点使得文昌航天发射场在接下来的数年内成为了中国诸多重大航天任务的出发地，一次次吸引了世界的目光。
比长征七号更重大的运载火箭领域的突破来自“长征五号”。长征五号的前期论证始于1986年，自2006年开始正式立项研制，其长达十年的研制过程共突破12大类247项核心关键技术，被称为跨时代的研制项目。作为中国的首型大型运载火箭，外号“胖五”的长征五号总长约57米，起飞质量约870吨，其芯级直径突破了传统长征火箭的3.35米，达到了5米之巨，其近地轨道与地球同步转移轨道运力分别达到25吨与14吨，将长征三号乙火箭保持了多年的相应记录大幅提升到了其2.5倍以上，被航天界视为实现中国航天发射综合能力历史性跨越、由航天大国迈向航天强国的重要基石。然而，在2016年11月4日自文昌航天发射场成功首飞后，长征五号遥二运载火箭在2017年7月2日的第二次验证飞行中出现异常，发射失利。长征五号遥二任务的失利使得长征五号火箭进入了漫长的“归零”阶段，中国航天未来数年内的多个完全依赖于长征五号进行的重大项目遭受或面临被大幅推迟的不利局面。
尽管面临着长征五号前景不明的阴霾，中国航天在接下来的两年内依旧达成了一个足以载入世界航天史册的成就。由于潮汐锁定的作用，作为地球唯一天然卫星的月球长期以同一面朝向地球旋转，在航天时代到来之前，人类从未见过月球背面的模样。尽管随着20世纪60年代以来多国月球环绕器的到达，月背的大致模样已被人类所熟知，但由于通信障碍等因素，人类直至21世纪初也尚未对月背进行过近距离的探测。这一缺憾在2019年被中国的“嫦娥四号”任务终结。2018年12月8日，原本作为嫦娥三号备份的嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射飞往月球。在此前发射并成功运行于地月拉格朗日L2点的“鹊桥号”中继卫星的支持下，2019年1月3日，嫦娥四号在月球背面的冯·卡门撞击坑成功完成软着陆，成为人类历史上首个成功在月背软着陆的探测器，并拍下传回世界第一张近距离拍摄月背影像图。几个小时后，着陆器将“玉兔二号”月球车释放至月背表面，留下人类探测器的第一道印迹，开始人类在月背表面的首次巡视探测。嫦娥四号月背探测任务填补了人类月球探测的空白，使得中国航天站在了国际航天界月球研究的前沿，于2020年获得国际宇航联合会的最高奖“世界航天奖”，是该国际组织成立70年来首次把这一奖项授予中国航天界人士。
除了嫦娥四号，这一时期内中国航天的其它主要事件与成就包括：2016年3月8日，中华人民共和国国务院決定自2016年起，将每年的4月24日也就是东方红一号的发射纪念日设立为“中国航天日”。8月16日，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射。2017年6月15日，中国首颗X射线调制望远镜卫星“慧眼”成功发射，推动高能天体物理研究进入世界先进行列。8月21日，中国航天员中心在山东省烟台市附近海域组织实施了为期17天的中欧航天员海上救生训练，共有16名中国航天员和2名欧洲航天员参加，是首次有外国航天员参与中国组织的大型训练任务。2018年，中国成功完成了35次轨道发射，首次位居世界第一。2019年6月5日，“长征十一号”在黄海海域成功完成中国首次海上运载火箭发射。7月25日，中国民营航天公司星际荣耀首次发射“双曲线一号”小型固体火箭并成功将载荷送入轨道，这是中国民营公司首次成功实施商业运载火箭的轨道发射。
时间来到2010年代的尾声，经过了两年多共908天的归零后，2019年12月27日，长征五号遥三运载火箭在文昌航天发射场复飞成功，将东方红五号卫星公用平台首飞试验星实践二十号送入预定轨道。随着这次任务的完美成功，2017年遥二失利的阴霾被一扫而空，长征五号实现了“王者归来”，中国进入空间的能力得到跨越式的提高，中国航天的数个重大项目都将随着长征五号的复飞成功在2020年代初集中迎来历史性的飞跃。