随着航天飞机的退役，美国宇航局开始依靠俄罗斯联盟号飞船来让美国宇航员往返国际空间站（目前为止依然是）。经过13年冗长的建设，国际空间站在2011年3月才完成最后的组件建设，尽管仍可在空间站中增加其他部分，但这一最后组成部分标志着初始框架的完成。国际空间站重达431吨，仅相当于足球场的大小，其起居空间与5间卧室的房屋一样多。

该站接待了来自世界各地的宇航员，使他们能够共同努力，在失重的环境中进行许多实验。

在2012年夏季，SpaceX 执行了其“龙”货船首次飞往国际空间站的飞行任务。该太空舱是有史以来第一个与太空站对接的商业航天器，也是该公司第二次成功发射的“龙”太空舱。这些测试任务是SpaceX与NASA的商业轨道运输服务计划签订的数十亿美元合同的一部分。

2012年6月16日，中国发射了迄今为止最雄心勃勃的任务航天器之一：这一年，我们中国首次尝试对接载人航天飞行。神舟9号飞船与天宫一号太空实验室对接。航天飞机上的三名宇航员将在“ 天宫一号”上呆13天，在此期间，他们将进行两次对接练习和一些科学实验。

这次发射是我们中国非常具有纪念意义的一次发射，因为它的机组人员中有中国第一位女航天员刘洋，当然还有另一位“元老级别”的宇航员景海鹏，他是第一位两次进入太空的宇航员，最后的机组人员刘旺是中国人民解放军的一名高级上校，进行了首次航天飞行。

总部位于杜勒斯的航天公司“轨道科学公司”在2013年9月推出了其天鹅座飞船和“心宿二”火箭，天鹅座飞船一经发射，就成功地被国际空间站的机械臂捕获，随后被释放并有意地脱离轨道。

2013年11月，印度向火星发射了火星轨道飞行器任务（MOM），这项耗资7350万美元的任务与NASA的MAVEN任务相吻合，后者也在同月向火星发射，MAVEN任务旨在研究火星的大气层，而MOM任务则专注于甲烷等潜在生命指标的研究。