W XVII wieku Savinien Cyrano de Bergerac, w swoim dziele Histoire comique des États et empires de la Lune, jako jeden z pierwszych opisał koncepcję wykorzystania rakiet prochowych do wyniesienia statku kosmicznego w kierunku Księżyca. Juliusz Verne w powieści zatytułowanej Z Ziemi na Księżyc autor przedstawia wizję załogowej misji księżycowej. Dzieło Verne’a pobudziło zainteresowanie astronautyką i dało początek literackiemu gatunkowi science fiction, który do dziś czerpie inspirację z podróży kosmicznych.
Pod koniec XIX wieku inżynierowie i naukowcy rozpoczęli prace nad konstrukcją układów napędowych, tworząc podstawy dla współczesnej astronautyki. Do pionierów dziedziny zaliczają się m.in. peruwiański inżynier Pedro Paulet, rosyjski uczony Konstantin Ciołkowski, amerykański konstruktor Robert Goddard oraz rumuński fizyk Hermann Oberth. mały|Replika Sputnika 1, który został wystrzelony w 1957 roku W 1927 roku w ówczesnym niemieckim mieście Breslau (dzisiejszy Wrocław) założono Towarzystwo Astronautyczne, którego członkami byli m.in. Hermann Oberth oraz Wernher von Braun. Znaczący przełom w rozwoju astronautyki nastąpił podczas II wojny światowej, kiedy to niemieccy naziści konstruowali rakiety V2, które stały się pierwszym w historii balistycznym pociskiem rakietowym.