美國為謀求和保持“空間領先”地位，在“空間競賽”中戰勝蘇聯，自1958年成立航宇局以來實施了一系列載人航天計劃。
從“水星”到“阿波羅”計劃
“水星”計劃是美國1958年開始實施的第一個載人航天計劃。鋻於當時與蘇聯競爭緊迫形勢，該計劃的基本指導思想是盡可能利用已經掌握的技術和成果，以最快的速度和簡單可靠的方式搶先把人送上天。但事實上，當蘇聯于1961年4月12日把航天員加加林送上天成功地完成軌道飛行時，“水星”飛船尚處於無人試驗階段，直到1962年才進行首次載人軌道飛行。“水星”計劃于1963年結束，共完成25次飛行試驗，其中包括4次動物飛行，2次載人彈道飛行，4次載人軌道飛行，耗資約4億美元。
美國通過“水星”計劃證明人能夠在空間環境中生存和有效地駕駛飛船，也取得了載人飛船設計的初步經驗。但是在這一回合的載人航天競爭中輸給了蘇聯，突出表現為載人上天的時間落後於蘇聯，航天運載能力也處於劣勢。為改變這種局面，經美國航宇局和馮 布勞恩等火箭專家論證，提出美國在60年代經過努力能夠達到而又剛好超出蘇聯能力的目標是載人登月。於是，美國總統肯尼迪于1961年5月25日宣佈了“阿波羅”載人登月計劃。
作為從“水星”到“阿波羅”計劃之間過渡，美國于1961年11月至1966年11月實施了“雙子星座”計劃。其主要任務是研究、發展載人登月的技術和訓練航天員長時間飛行及艙外活動的能力。該計劃歷時5年，完成了10次環地軌道載人飛行，每次2人，共花費12.8億美元。此外，美國為實施“阿波羅”計劃還研製了“徘徊者”、“勘測者”、“月球軌道環行器”無人月球探測器、土星族重型運載火箭，以及由逃逸系統、指令艙、服務艙和登月艙組成的阿波羅飛船，這些工作為1969年把人送上月球奠定了堅實的技術基礎。
“阿波羅”計劃從1961年開始實施至1972年結束，共花費240億美元，先後完成6次登月飛行，把12人送上月球並安全返回地面。它不僅實現了美國趕超蘇聯的政治目的，同時也帶動了美國科學技術特別是推進、制導、結構材料、電子學和管理科學的發展。但是，“阿波羅”計劃耗資太大，幾乎佔用了航宇局60年代部經費的3/5，嚴重影響了美國空間科學和空間應用領域的發展，迫使美國重新考慮下一步的航天目標。
天空實驗室與航天飛機
早在60年代中期，美國航宇局、國家科學院、總統科學顧問委員會等部門就開始研究“阿波羅”後的航天計劃。1969年以副總統阿格紐為組長的“空間工作組”，向總統提出了《阿波羅後續計劃：未來的方針》的報告，強調美國在阿波羅之後應有一個“平衡”的航天計劃，即空間探索與空間應用要協調發展，並提出載人火星飛行、月球基地、大型航天站和航天飛機等目標。報告發表後在社會上引起強烈爭論，普遍認為花費太大。1970年3月尼克松總統在聽取各方面意見後發表了70年代的空間政策聲明，確定了以無人空間探測器探索太陽系，加強近地軌道航天應用和降低航天成本的原則。隨後，經美國航宇局和國防部進一步論證，確定了美國70年代天空實驗室和航天飛機兩項計劃。
“天空實驗室”原稱“阿波羅”應用計劃，其目的是用“阿波羅”計劃剩餘的土星運載火箭和載人飛船作為運輸系統，以“土星－5”第三級殼體改裝後作為實驗艙，開展試驗性航天站活動。該計劃從1973年5月至1974年2月耗資25億美元，共完成3次載人活動，進行了天文觀測、地球資源勘查、生物醫學和材料加工等270項試驗，突出顯示了人在天上長期生活和從事檢查、維修、排除故障和進行科研工作的能力，還創造了連續載人航天84天的記錄。
航天飛機是美國繼阿波羅之後的又一項龐大航天計劃。選擇這個計劃的主要原因是：①技術上有創新，有利於保持美國的技術領先地位；②用途廣泛，可滿足軍民兩方面發射、修理和回收衛星以及運送人員、物資等需要；③可多次重復使用，能顯著降低運載成本。美國從1972年至1981年最大限度地壓縮載人航天活動，集中財力研製航天飛機，經過近10年的努力終於研製成功並投入使用。截至1986年1月，由4架航天飛機共完成24次飛行，先後發射了29顆衛星，在軌道上修理了2顆衛星，回收了2顆衛星，攜帶空間實驗室進行4次飛行試驗，還進行了大型結構裝配和燃料加注試驗。
航天飛機是一種具有重要民用與軍用價值的多用途航天器，它的出現是美國航天技術發展的一次飛躍。實現了航天運載器由一次使用向部分重復使用的過渡。但是，由於美國航天飛機的設計上過分求全，把軍用與民用、運輸與軌道實驗、運貨與運人等多種任務集于一身，同時又遇到經費不足和在計劃管理上的失誤等問題，致使其性能、可靠性、經濟性等方面均未能達到原定指標。在這種情況下，美國又過早做出減少和停止生産一次使用運載火箭的決定，形成全面依賴航天飛機的局面。結果，在1986年初“挑戰者”航天飛機失事後，致使美國整個航天活動幾乎陷於停頓狀態。
據目前美國政府決定，航天飛機于1988年秋恢復飛行重點保證軍事任務和國家的民用計劃，一般商業服務改由一次使用的運載火箭承擔，預計航天飛機可繼續使用到2010年，是否還研製第二代載人航天飛機，將就今後幾年空天飛機計劃的進展情況而定。永久性載人航天站計劃
1984年美國決定用10年時間研製永久性載人航天站，並把它作為航天飛機之後新的國家目標。其主要目的是繼續保持美國空間領先地位，推進空間産業開發，併為未來建立永久性月球基地和進行載人行星探索作準備。該計劃提出後，方案論證工作仍在進行，總費用預計為230多億美元。
1988年2月，美國政府依據對國內國際形勢的研究又頒發了新的空間政策，正式確定了擴大載人航天活動、實施月球和火星載人飛行長遠目標。
國際空間站與空天飛機
在2000年前後，美國將以自己為主體並與歐洲、俄羅斯、日本等國聯合建立“自由號”國際航天站。長期性、可擴大規模和可變換功能的載人航天站的建成，將為空間研究和宇宙資源的開發提供更廣泛的可能性和良好的條件。但航天站就其功能來説基本上不具備對站外其他航天器提供服務的能力，即在軌服務能力。因此，下一個合乎邏輯的發展目標應該是建立載人空間區基地。
空間基地除執行航天站全部功能外，對基地外航天器在軌服務的主要項目有：在軌加注和補給，在軌維修，在軌變換功能，在軌裝配和軌道中轉等。空間基地的建成必將為空間科學技術的發展和空間資源的利用和開發開闢更寬闊的道路。
空間基地可以設置在軌道上，也可以建立在月球上。月球蘊藏著豐富的自然資源和獨特的環境條件。例如月球含有大量的氫、碳和氮等化學物質，還含有地球上極稀有的氦同位素、氮同位素等。後者可作為“洗滌劑”用來清除反應爐裏的殘留燃料，以便得到地面上無法精煉的高純度和獨具特性的材料。
月球是地球的近鄰。從月球基地上“旁觀”、遙感地球，可以更加全面、及時、詳細地了解和掌握地球的“習性”和在這裡正在發生著的一切變化。月球基地還將成為人類通往火星、金星和向深宇宙進發的航天港和中繼站。
載人火星探測，是美國載人航天活動的另一個目標。建立月球基地或載人火星考察，每項計劃可能都需耗資1000億美元。美國航空航天局早些時候曾提出一個先建航天站，再建月球基地，然後是飛往火星的先後順序的設想。但斯坦福大學主張直接飛往火星，並提出了一個具體方案。該方案建議在2005年使用俄羅斯的“能源”號大型運載火箭把載人星際飛船的一半送入地球軌道，大約4個月後再將另一半和航天員乘務組一起送上地球軌道。兩部分在軌對接成一艘完整的載人星際飛船，並在地球軌道上進行為期3年的一系列試驗。
大約在2008和2009年，一個由一艘載人飛船和四艘貨運飛船組成的飛船集群先進入地球駐留軌道，然後一起飛向火星。赴火星的飛行需要9個月的時間。乘員組在火星上考察14個地球日（一個火星年相當於687個地球日），然後返回地球。
斯坦福大學的這一方案，以其簡潔明了和經濟實用而受到普遍關注。在該計劃中如果美國能與俄羅斯充分合作，那麼火星載人飛行的一切技術問題就基本上解決了。我們知道，俄羅斯目前已經擁有連續一年以上在失重條件下生存和工作的經驗。與此同時，俄羅斯的“能源”號火箭的運載能力可達100t。目前世界上只有它符合火星載人飛行的要求。1986年2月美國總統裏根在國情咨文中宣佈了一項“東方快車”即空天飛機X－30計劃。空天飛機是一種速度快、費用低的運輸工具。作為新一代的航天運輸工具，它可以在機場跑道上水平起飛，單級入軌，重復使用。美國目前有兩項這種計劃正在實施過程中。一是空軍和航空航天局的“國家空天飛機”，另一是由彈道導彈防禦局出資的麥道公司的“德爾它特快飛船”。兩種飛行器都處在試驗樣機的研製和試驗階段。
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