ناسا عهده‌دار و مجری اکثر طرح‌های دولتی آمریکا در زمینه فضا و علوم مربوط به آن است. همچنین ناسا مسئول مدیریت و اجرای پژوهش‌های تجاری و نظامی در زمینه هوافضا است.
این سازمان در ۲۹ ژوئیه سال ۱۹۵۸ تأسیس شد و بودجه آن در سال مالی ۲۰۰۷ برابر ۱۶ میلیارد دلار بود.
طبق اساسنامه ناسا، تمام فعالیت‌های این سازمان در جهت پیشرفت علم است و این سازمان اجازه طراحی یا ساخت هیچ سلاح و یا جنگ‌افزاری را ندارد.
پس از آنکه شوروی سابق با پرتاب اسپوتنیک، اولین ماهواره فضایی جهان، آغازگر عصر فضا شد، دوایت آیزنهاور رییس جمهور وقت آمریکا با ادغام شرکت‌ها و سازمان‌های فعال در زمینه هوا و فضا فرمان تأسیس ناسا را صادر کرد.
پیشرفت شوروی در مسابقه فضایی و فرستادن اولین فضانورد جهان؛ یوری گاگارین به مدار زمین در دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی، دولت وقت آمریکا وادار به سرمایه گذاری‌های کلان در امور فضایی شد.
جان اف کندی رئیس جمهور وقت آمریکا در سال ۱۹۶۱ برنامه بلندپروازانه دولت را برای فرستادن فضانورد به ماه اعلام کرد.
پس از ۸ سال کوشش، هزینه کردن ۱۱ میلیارد دلار و کشته شدن ۳ فضانورد در آزمایش آپولو ۱، بالاخره سفینه ماه پیمای آپولو ۱۱ در سال ۱۹۶۹ بر سطح ماه فرود آمد و نیل آرمسترانگ اولین انسانی شد که بر سطح ماه قدم گذاشت.
پس از آن ۶ ماموریت دیگر آپولو ۱۲ تا آپولو ۱۷ به ماه سفر کردند که همه آنها به جز آپولو ۱۳ ماموریت‌هایشان را طبق برنامه قبلی به انجام رساندند.
پروژه فضایی آپولو یکی از پروژه های فضایی ناسا در زمان مسابقه فضایی میان شوروی و آمریکا بود. این ماموریت‌ها در سال‌های دهه ۶۰ و ۷۰ میلادی بوقوع پیوست، و جانشین پروژه جمینای بود، که نهایتا منجر به فرود اولین انسان به کره ماه گردید.
دوره با اهمیت بعدی در فعالیت‌های فضایی ناسا از سال ۱۹۸۱ با پرتاب اولین شاتل فضایی آغاز شد. شاتل فضاپیمایی است که برای حمل بار و ۷ فضانورد به فضا طراحی شده است.
مهم‌ترین تفاوت شاتل با سفینه‌های پیشین قابلیت استفاده مجدد از این فضاپیما است. فضاپیمای شاتل سوار بر موشک به فضا پرتاب می‌شود اما هنگام بازگشت به زمین مانند گلایدر در باند فرودگاه فرود می‌آید.
تا کنون ۶ فروند فضاپیمای شاتل ساخته شده که اولین آن یعنی اینترپرایز صرفاً برای آزمایش در جو زمین ساخته شد و در بخش جدیدالتأسیس موزه هوافضای واشینگتن با نام اودوار هازی (Udvar Hazy) در معرض دید عموم قرار دارد. ۵ شاتل دیگر جمعا اقدام به ۱۲۰ پرواز به فضا کردند که ۱۱۸ مورد از آن با موفقیت انجام شده است.
از ۵ فروند شاتل عملیاتی ناسا، شاتل چلنجر در سال ۱۹۸۶ فقط ۷۳ ثانیه پس از پرتاب به خاطر نقص فنی منفجر شد و تمامی ۷ فضانورد آن از جمله یک معلم کشته شدند.
مجدداً در سال ۲۰۰۳ میلادی، شاتل کلمبیا هنگام بازگشت به زمین به خاطر آسیب دیدگی یکی از بال‌ها منفجر شد و تمامی ۷ فضانورد آن کشته شدند. پس از این ۲ سانحه، ناسا اعلام کرد که فضاپیماهای شاتل را در سال ۲۰۱۰ بازنشست خواهد کرد.
در سال ۲۰۰۴، دو مریخ نورد ناسا در سطح سیاره مریخ فرودآمدند. طراحی سیستم نقلیه این خودروها به گونه‌ای است که در سطح شنی، سنگلاخی و ناصاف امکان حرکت و مانور آنها وجود دارد.
این مریخ نوردها با استفاده از دوربین‌ها و آلات و ادوات دقیقی که به همراه دارند از سال ۲۰۰۴ به کاوش و تحقیق در سطح سیاره سرخ مشغول هستند. این ۲ مریخ نورد در اصل برای ماموریتی چندماهه طراحی شده بودند اما هنوز پس از گذشت چندین سال به کار خود ادامه می‌دهند.
ناسا، سازمان فضایی روسیه، سازمان فضایی اروپا و سازمان فضایی چین امروزه بدنبال بازگشت و تأسیس پایگاه روی کره ماه می‌باشند.
آمریکا با داشتن بودجهٔ چندین برابر بودجهٔ شوروی، سرعت رشد سریع‌تری به پروژه‌های خود داد تا اینکه بالاخره با ارسال آپولو ۱۱ و فرود اولین انسان بر سطح ماه، تنها قمر زمین، آمریکاییان در مسابقه فضایی گوی سبقت را ربودند. آمریکا همچنین به دنبال تاسیس اولین پایگاه خود روی کره ماه می‌باشد.