長征五號乙運載火箭首飛成功，拉開了載人空間站任務的序幕。長征五號運載火箭全面投入使用，成功發射火星探測器和嫦娥五號探測器，實現了我國地球同步轉移軌道運載能力從5.5噸到14噸的跨越。
長征八號運載火箭首飛成功，有效提升了我國執行高密度發射任務的能力。太陽同步軌道運載能力達到4.5噸，突破了快速壹體化設計生產、電氣壹體化、節流減載等關鍵技術，實現了發動機推力調節技術的首次工程應用，為重復使用奠定了堅實基礎，滿足了衛星組網工程和商業發射服務需求。
大推力加力循環氫氧發動機關鍵技術攻關取得重要進展。中國最大推力分段固體火箭發動機試車成功，為後續發展運載能力奠定了基礎。
航天器科技活動方面，全年研制發射航天器77個，總質量102.438+0噸，數量和質量均居世界第二。中國航天重大工程和專項穩步推進，航天技術和應用能力大幅提升。商業衛星研究機構數量持續增長，研究能力穩步提高。研究衛星的類型逐漸從技術試驗衛星轉變為應用衛星。
新壹代載人飛船試驗船高速再入飛行試驗取得圓滿成功。本次試驗完成了高速再入返回控制、熱防護、群傘+氣囊著陸方式和重復使用的飛行驗證。飛船具有高安全性、高可靠性、模塊化、適應多任務、可重復使用等特點，為中國載人飛船揚帆登月奠定了堅實基礎。
嫦娥五號完成世界首次月球軌道無人交會對接。不斷實現中國首次地外天體采樣、地外天體起飛、地外軌道交會對接、第二宇宙高速再入返回等多項重大技術突破，完成了探月工程“繞、落、回”三步走發展規劃，成為中國建設航天強國的重要裏程碑。
“田文壹號”火星探測任務邁出了中國行星探測的第壹步。計劃在國際上首次通過壹次發射實現“繞地、著陸、巡視探測”三大任務，並設定了五大科學目標，涉及空間環境、形態特征和地表結構研究，將推動我國行星探測和基礎科學研究的全面發展。目前已成功實施火星周邊探測，計劃於2021年5-6月登陸火星，開展巡視探測。
北鬥三號全球衛星導航系統提前半年建成開通。該系統是我國迄今為止規模最大、範圍最廣、要求最高的巨型復雜空間系統。采用我國首創的混合星座構型，衛星核心部件100%國產化。可提供定位導航授時、全球短報文通信、區域短報文通信、國際搜救、星基增強、地基增強、精確單點定位等7種服務，性能指標達到國際壹流水平。北鬥進入全球服務新時代。
flux寬帶衛星系統開始建設。亞太6D通信衛星發射成功，這是我國通信容量最大、波束最多、輸出功率最高、設計最復雜的民用和商用通信衛星。衛星主要為亞太地區用戶提供全區域、全天候的衛星寬帶通信服務，滿足海上通信、機載通信、車載通信、固定衛星寬帶上網等多種應用需求。
高分辨率對地觀測系統重大專項結束。這為我國長期獲取高分辨率全球遙感信息提供了重要保障。中國高芬系列衛星已基本形成覆蓋不同空間分辨率、不同覆蓋寬度、不同光譜波段、不同重訪周期的高分辨率對地觀測體系。天基對地觀測水平大幅提升，中國衛星數據自主化率進壹步提高。高分辨率多模綜合成像衛星和資源三號03星的成功發射，增強了中國的綜合對地觀測能力。其中，高分辨率多模綜合成像衛星支持多種敏捷成像模式，首次實現“運動成像、多角度成像”，大幅提升圖像獲取效率。
中國首個海洋水色衛星星座建成。海洋動力環境觀測網建設有序推進，海洋壹號D衛星成功發射，與在軌海洋壹號C衛星共同組成我國首個海洋水色衛星星座。海洋二號C星發射成功，並與海洋二號B星在軌組網。計劃於2021年發射海洋二號D星。屆時，海洋二號B/C/D衛星網將形成全球首個海洋動力環境監測網。
“張衡壹號”衛星數據參與建設新壹代全球地磁場參考模型。該衛星獲得了我國首批具有完全自主知識產權的全球地磁場觀測數據，構建了15階全球地磁場參考模型。“秦天壹號”衛星實現了國內最高水平的無拖曳控制技術在軌驗證，為後續空間引力波探測航天器研制和高精度空間慣性基準建設奠定了堅實的技術基礎。
實踐20顆衛星在軌驗證16通信、導航、遙感等領域關鍵技術。衛星承載的Q/V波段高通通信載荷整體技術水平達到國際先進水平，為後續研制1太比特/秒高通通信衛星和全球低軌互聯網衛星奠定了基礎。激光通信載荷實現了10千兆/秒地球同步軌道的星地通信能力，為全球最高速率。量子通信載荷在世界首個地球同步軌道上完成星地極化編碼的穩定傳輸，為牽引和推動相關領域的發展奠定了良好的基礎。
完成了世界上首次連續纖維增強復合材料在太空3D打印的在軌演示。新壹代載人飛船試驗船返回艙搭載的“復合材料空間3D打印系統”，在軌期間獨立完成了連續纖維增強復合材料樣品的打印。該實驗是我國首次空間3D打印，也是國際上首次連續纖維增強復合材料空間3D打印實驗，對空間站長期在軌運行和未來超大型結構的在軌制造具有重要意義。