Nach dem Krieg wurden Hunderte überlebende deutsche Wissenschaftler von den Vereinigten Staaten rekrutiert, eingeschüchtert oder einfach entführt, aber am zahlreichsten diejenigen, die an den Raketenprogrammen der Deutschen gearbeitet hatten. Als sich der Kalte Krieg aufheizte, wurde der Weltraum ein weiteres Feld des Wettbewerbs der beiden Supermächte, und jede Seite versuchte, die Überlegenheit der eigenen Technologie (und damit auch des politisch-militärisch-wirtschaftlichen Systems) zu beweisen. Zuerst wollte man in der Lage sein, größere Versionen der deutschen V2-Raketen abzufeuern, die in der Lage waren, Sprengköpfe in entfernte Städte zu transportieren. Aber schon bald erkannten leicht verrückte Visionäre eine "bessere" Nutzung für diese ballistischen Raketen. 1955 kündigten beide Nationen unabhängig voneinander in nur vier Tagen Abstand an, bis 1957 oder 1958 einen künstlichen Satelliten in den Orbit befördern zu wollen.

Die Sowjets hatten den ersten Abschnitt des Rennens im Weltraum gewonnen, als sie im Oktober 1957 Sputnik I in den Orbit schossen. Vier Monate danach setzten der Deutsche Wernher von Braun (der die amerikanischen Bemühungen leitete) und sein Team die Explorer I auf eine vierstufige Juno I und zündeten sie. In den folgenden Jahren wurden mehrere bemitleidenswerte Hunde und Affen auf Reisen ohne Rückfahrkarte in den Orbit geschossen, bis die Sowjets schließlich im April 1961 Yuri Gagarin in den Orbit brachten ... der eine Rundreise genoss. Wieder einmal hatten die Amerikaner das Rennen nur um Monate verloren, John Glenn erreichte den Erdorbit in der Friendship 7 im Februar 1962. Als US-Präsident Kennedy die kühne Ankündigung traf, dass Amerika bis zum Ende des Jahrzehnts mit Menschen auf dem Mond landen würde, heizte sich die Lage erneut auf.

Die folgenden Jahre waren durch einige spektakuläre Fehlschläge und explodierende Raketen gekennzeichnet, sowohl seitens der Sowjets als auch bei den Amerikanern. Alles gipfelte im Start von Apollo 8 im Jahr 1968, der ersten bemannten Mission im Mondorbit. Am 20. Juli 1969 sprach der amerikanische Astronaut Neil Armstrong von einem "kleinen Schritt für den Menschen, aber ein großer Schritt für die Menschheit". Im Juli 1975, als die Beziehungen zwischen Russland und Amerika auftauten, bedeutete die erste gemeinsame Mission, die Apollo-Sojus-Andockung, das Ende des Weltraumrennens.