In die tyd van die Koue Oorlog was daar ’n ruimtewedloop tussen die VSA en die Sowjetunie. Die lansering van die eerste mensgemaakte voorwerp in ’n wentelbaan om die Aarde, die Sowjetse Spoetnik 1 op 4 Oktober 1957, en die eerste maanlanding deur die Amerikaanse Apollo 11-sending op 20 Julie 1969 word dikwels beskou as mylpale in dié tyd. Die Sowjetunie het baie van die eerste prestasies behaal, soos die eerste lewende wese in ’n wentelbaan (die hond Laika) in 1957, die eerste mens in die ruimte (Joeri Gagarin aan boord van Wostok 1) in 1961, die eerste wandeling in die ruimte (deur Aleksei Leonof) op 18 Maart 1965, die eerste outomatiese landing op ’n ander hemelliggaam (Loena 9) in 1966 en die lansering van die eerste ruimtestasie (Saljoet 1) in 1971.
In die 2000's het China ’n suksesvolle program vir bemande ruimtetuie begin, terwyl die Europese Unie, Japan en Indië ook bemande vlugte beplan. China, Rusland, Japan en Indië het beplande sendings na die Maan in die 21ste eeu verkondig, en die Europese Unie het bemande besoeke aan die Maan en Mars in die 20ste en 21ste eeu verkondig.
Spoetnik 1 was die eerste kunsmatige satelliet wat om die aarde gewentel het, in 1957 op ’n afstand van 939 km, en is kort daarna deur Spoetnik 2 gevolg.
Die eerste geslaagde lansering van ’n satelliet om die Aarde was die Sowjetunie se Spoetnik 1, op 4 Oktober 1957. Die satelliet het sowat 83 kg geweeg en vermoedelik op ’n hoogte van sowat 250 km gevlieg. Dit het twee radiosenders (20 en 40 MHz) gehad wat gebliep het; dit is oor radio's oor die wêreld heen gehoor. ’n Ontleding van die radioseine is gebruik om inligting oor die elektrondigtheid van die ionosfeer in te win, terwyl temperatuur- en drukdata in die duur van die bliepgeluide geënkodeer was. Spoetnik 1 is met ’n R-7-vuurpyl gelanseer en het op 3 Januarie 1958 uitgebrand toe dit weer die atmosfeer binnekom.
Die eerste kunsmatige voorwerp wat na ’n ander hemelliggaam gestuur is, was Loena 2, wat die Maan in 1959 bereik het. Die eerste sagte landing op ’n ander hemelliggaam was deur Loena 9, wat op 3 Februarie 1966 op die Maan geland het. Loena 10 was die eerste kunsmatige satelliet van die Maan; dit het op 3 April 1966 in ’n wentelbaan gegaan.
Die Apollo 13-vlug het in 1970 op ’n hoogte van 254 km aan die ver kant van die Maan verbygevlieg. Op 400 171 km van die Aarde af, was dit die rekord vir die verste wat mense nog in die ruimte was.
Hoewel die Son waarskynlik nooit fisiek verken sal word nie, is die bestudering daarvan ’n groot fokuspunt in ruimteverkenning. Ons magneetveld maak dat die sonwind en infrarooi- en ultravioletstrale nie die aardoppervlak kan bereik nie. Die Son genereer die meeste ruimteweer, wat kragopwekking en transmissiestelsels op Aarde kan beïnvloed. Dit kan ook met satelliete en ruimtetuie inmeng of hulle selfs beskadig. Talle ruimtetuie is al gelanseer om die Son waar te neem, en vir ander tuie is die waarneming van die Son ’n sekondêre funksie. Die Parker-sondeerder, wat in 2018 gelanseer is, sal tot binne ’n agtste van Mercurius se wentelbaan van die Son af kom.
Ruimteverkenning word onder meer gebruik om die Aarde as ’n hemelliggaam uit eie reg te verstaan. Sendings in wentelbane kan data oor die Aarde verskaf wat moeilik kan wees om te kry uit ’n grondgebaseerde oogpunt.
Ná hierdie vroeë, onverwagte ontdekking is baie satelliete ingespan spesifiek om die Aarde uit die ruimte waar te neem. Dié satelliete het baie bygedra tot die begrip van ’n verskeidenheid aardgebaseerde verskynsels. Die gat in die osoonlaag is byvoorbeeld ontdek deur ’n kunsmatige satelliet wat die Aarde se atmosfeer verken het, en danksy satelliete is argeologiese terreine en geologiese formasies ontdek wat andersins moeilik of onmoontlik sou gewees het.
Die Maan was die eerste hemelliggaam waarby verbygevlieg is, waarom gewentel is en waarop geland is, en die enigste liggaam wat deur die mens besoek is.
In 1959 het die Sowjetunie die eerste foto's geneem van die "donker" kant van die Maan, ’n deel wat nog nooit vir die mens sigbaar was nie. Die Amerikaanse verkenning van die Maan het begin met die Ranger 4-botsingstuig in 1962. Van 1966 af het die Sowjetunie ’n paar landingstuie suksesvol in werking gestel wat data regstreeks van die Maan se oppervlak verkry het; net vier maande later was Surveyor 1 die eerste van ’n suksesvolle reeks Amerikaanse landingstuie. Die Sowjetunie se onbemande sendings het in die vroeë 1970's ’n hoogtepunt bereik met die Loenochod-ruimteprogram, wat die eerste onbemande verkenningstuie ingesluit en grondmonsters van die Maan af gebring het. Die onbemande verkenning van die Maan duur voort met verskeie lande wat elke nou en dan maanwenteltuie opstuur, en in 2008 Indië se maanbotsingstuig.
Die verkenning van Mars geskied teen ’n taamlike koste, met rofweg tweederdes van alle ruimtetuie wat vir Mars bestem is wat misluk voor die sendings voltooi is of selfs voor dit nog begin het. So ’n hoë mislukkingsyfer kan toegeskryf word aan die kompleksiteit en groot aantal veranderlikes wat by interplanetêre reise betrokke is, en dit het daartoe gelei dat navorsers grappenderwys praat van die "Groot Galaktiese Monster", wat op ’n dieet van Marsruimtetuie leef. Dié verskynsel is ook informeel bekend as die "Marsvloek".
Die verkenning van Jupiter behels net ’n paar Nasasendings sedert 1973. Baie was verbyvlugte, waartydens gedetailleerde waarnemings gedoen is. Die ruimtetuie Galileo en Juno is die enigstes wat in ’n wentelbaan om die planeet gegaan het. Omdat Jupiter vermoedelik net ’n relatief klein rotsagtige kern het en geen soliede oppervlak nie, word die moontlikheid van ’n landing uitgesluit.
Om Jupiter van die Aarde af te bereik verg ’n delta-v van 9,2 km/s, wat vergelykbaar is met die delta-v van 9,7 km/s om in ’n lae wentelbaan om die Aarde te gaan. Gelukkig kan swaartekragslingering deur middel van planetêre verbyvlugte gebruik word om die energie by lansering te verminder om Jupiter te bereik, al beteken dit ’n aansienlik langer vlugduur.
Die eerste verkenning van Neptunus was op 25 Augustus 1989 met ’n verbyvlug deur Voyager 2, die enigste besoek aan die planeet teen 2014. Die moontlikheid van ’n wenteltuig is bespreek, maar geen ander sendings is ernstig oorweeg nie.
Die dwergplaneet Pluto stel groot uitdagings aan ruimtetuie vanweë sy groot afstand van die Aarde af (wat hoë snelhede verg vir ’n redelike vlugduur) en sy klein massa (wat dit tans moeilik maak vir tuie om in ’n wentelbaan te gaan). Voyager 1 kon Pluto besoek het, maar beheerders het eerder ’n nabye verbyvlug van Saturnus se maan Titaan gekies, en die gevolglike vlugbaan was onversoenbaar met ’n besoek aan die dwergplaneet.
Tot met die uitvinding van ruimtetuie was voorwerpe in die asteroïdegordel deur selfs die grootste teleskope bloot spikkeltjies lig, en hul vorms en terreine was ’n raaisel.