Для первого спутника не планировали широких научных исследований. Его полезная нагрузка позволяла проверить разве что прохождение радиоволн. Но привилегия орбитального положения превратила простейший искусственный спутник в тонкий научный инструмент.
Наблюдениями первых ИСЗ была уточнена плотность верхних слоёв атмосферы. Она оказалась значительно плотней предполагаемой, а эволюции спутниковой орбиты описали особенности фигуры Земли. Многие страны, тогда и не помышлявшие о собственных спутниках, опубликовали результаты космических исследований. Они были получены наблюдениями за полётами первых рукотворных небесных тел. Это был по своей сути первый интернациональный космический эксперимент.
Затем армады спутников и межпланетных станций начали обследование околосолнечного пространства. И наконец, 12 апреля 1961 года первому землянину Юрию Гагарину посчастливилось увидеть нашу планету со стороны.
Сбылась мечта основоположника космонавтики К. Э. Циолковского об «эфирных поселениях»: обитаемые научные станции стали годами летать вокруг Земли. Космонавты и астронавты живут в их «машинном мире», ведут многоплановые исследования и в иллюминаторы станции наблюдают Землю с космической высоты.
В легендах люди селили богов на небе, полагая, что «небесное положение» сулит им бездну могущества. Звёздное небо сыграло роль классной доски в истории человечества. Движение Солнца по небосклону подсказало идею измерения хода времени, а наблюдения планет легли в основу познания законов механики.
С выходом в космос удалось использовать накопленный земной потенциал науки и техники. Уже в первое десятилетие космической эры была создана глобальная космическая связь. В службах погоды задействованы метеорологические космические системы, имеется спутниковая навигация, спутники-спасатели обнаруживают терпящих бедствие в самых недоступных местах земли. «Недоступное место планеты» утратило своё первоначальное значение. Космические исследования расширили горизонты астрономии, материаловедения, физики, биологии, медицины. Изменён подход к проведению многих земных работ: поиску полезных ископаемых, проектированию промышленных комплексов, дорог, каналов; строительству городов и сёл. С орбит поступают предупреждения о катастрофических явлениях, напоминания о начале сезонных работ.