2001年1月10日，中国神舟二号无人飞船发射成功。
    新型长征二号F捆绑式火箭，此次发射是长征系列运载火箭第六十五次飞行，也是继一九九六年十月以来中国航天发射连续第二十三次获得成功。
    中国神舟二号无人飞船是我国第一艘正样无人飞船。飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三个舱段组成。与“神舟”一号试验飞船相比，“神舟”二号飞船的系统结构有了新的扩展，技术性能有了新的提高，飞船技术状态与载人飞船基本一致。据介绍，我国首次在飞船上进行了微重力环境下空间生命科学、空间材料、空间天文和物理等领域的实验，其中包括：进行半导体光电子材料、氧化物晶体、金属合金等多种材料的晶体生长；进行了蛋白质和其他生物大分子的空间晶体生长；开展了植物、动物、水生生物、微生物及离体细胞和细胞组织的空间环境效应实验等。

    2002年3月1日，欧洲巨型地球环境监测卫星“恩维萨特”送上太空。”由一枚阿丽亚娜5型火箭顺利送上太空。
    “恩维萨特”净重8111公斤，高10米，展开宽度26米，全部造价达15亿欧元，是欧洲航天局迄今生产的最大最昂贵最先进的地球环境观测卫星。

    2003年1月5日，“神舟”四号飞船成功返回。
    1月5日19时16分，“神舟”四号飞船在完成预定空间科学和技术试验任务后，在内蒙古中部地区准确着陆。至此，我国载人航工程第四次飞行试验获得圆满成功。5日晚上，当“神舟”四号飞船环绕地球运行107圈飞临南大西洋海域上空时，在那里待命的“远望三号”航测量船向其发出了返回命令。飞船随即建立返回姿态，返回舱与轨道舱分离，制动发动机点火，开始从太空向地球表面返回。飞船进入距地面80公里的大气层后，以每秒约8公里的高速飞行，与大气层剧烈摩擦，返回舱表面产生等离子层，形成电磁屏蔽，与地面暂时中断了联系。飞船刚飞出“黑障区”，担负飞船回收任务的西安卫星测控中心着陆场站及时发现了目标。之后，按照预定的程序，飞船平稳地在内蒙古中部飞船着陆场场区内着陆，搜救人员对飞船返回舱进行了回收。
    “神舟”四号飞船于2002年12月30日凌晨在酒泉载人航发射场发射升空，按预定计划在太空飞行了6零18小时，环绕地球108圈。

    2003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机降落时爆炸解体。
    2月1日，美国宇航局发言人在新闻发布会上证实，“哥伦比亚”号航天飞机上的七名宇航员已全部遇难，航天飞机解体坠毁事件是一次“灾难”。
    美国得克萨斯州公共安全部门发言人说，有关方面已在该州发现了“哥伦比亚”号航天飞机遇难宇航员的部分遗骸。据报道，一名医院工作人员在得克萨斯州亨普希尔发现了一些烧焦的人体躯干、大腿骨和头骨，据认为这很可能是遇难宇航员的遗骸。除这些遗骸外，在当地还发现了一些烧焦的带有美国宇航局标志的臂章和飞行头盔。
    “哥伦比亚”号航天飞机当天在即将返回地面前的十几分钟与地面控制中心失去联系，并在空中解体坠毁。当时，该航天飞机正飞行于得克萨斯州中北部六万多米的高空，时速达到音速的约十八倍。美国宇航局等随后相继证实，航天飞机上的七名宇航员无一幸存。

    2003年11月29日，日本间谍卫星发射失败。
    11月29日，载有两颗间谍卫星的H2A火箭从日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空。这枚运载火箭在发射升空后不久出现故障，地面控制人员立即引爆了这枚火箭。新华社发据日本媒体报道，日本政府决定从2005年度开始研究第四代间谍卫星，目的是强化监视朝鲜核设施，使间谍卫星小型化，进一步提高机动性，对地面进行拍摄时在有限的最佳摄影瞬间拍摄更多的图像。
    决定开发第四代间谍卫星说明了日本建立自己独立情报系统的决心。日本2003年3月28日把两颗间谍卫星送上太空，表明日本在情报方面希望摆脱依赖美国的局面，向建立独立情报系统迈出了关键的一步。

    2004年2月26日，美俄宇航员首次在站内无人留守的状态下进行太空行走。
    2月26日 国际空间站上的两名宇航员开始同时出舱进行太空行走。这是自国际空间站2000年11月首次住人以来，宇航员们首次在站内无人留守的状态下进行太空行走。
    美国宇航员福阿莱和俄罗斯宇航员卡列里的这次太空行走计划持续5个半小时左右，主要任务是更换空间站外由日本和俄罗斯提供的一些科学实验设备，并为明年欧洲无人货运飞船抵达空间站作准备。宇航员们还将安装一个类似人体躯干的俄罗斯实验装置，该装置包含人体组织模型，主要用于研究太空辐射环境对人体的影响。
    此前，空间站上的宇航员们一直是在至少有一人在站内留守的情况下进行太空行走的。但去年2月“哥伦比亚”号航天飞机失事后，美国剩余三架航天飞机一直停飞，空间站主要依赖俄罗斯飞船运输宇航员、货物和给养，空间站也不得不“裁员”，长住居民人数由3人减为2人。

    2004年4月19日，“长征”二号火箭成功将“纳星一号”卫星送入太空。
    4月19日，中国在西昌卫星发射中心用“长征”二号丙运载火箭，成功地将中国第一颗传输型立体测绘小卫星――“试验卫星一号”和搭载的、中国自主研制的第一颗纳型卫星――“纳星一号”科学实验小卫星送入太空，这标志着中国小卫星研制技术取得了重要突破。

    2005年2月26日，日本H2A型火箭在日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空。
    2月26日 日本发射的H2A型火箭搭载的“向日葵6号”气象多用途卫星进入高度为3.6万公里的同步轨道，这标志着日本宇宙航空研究开发机构此次航空尝试的成功。预计5月底，这颗卫星将开始进行气象观测。
    日本H2A型火箭计划从2006年开始将转为民营化，从设计、制造到发射，均由日本著名军工企业三菱重工业公司负责，在体制上和欧美管理体制相同，意在调动民间资金发展日本航天业。日本载人航天飞行正在制定雄心勃勃的计划，2002年6月，日本政府曾决定调整航天技术开发重点，放弃载人飞船的开发，决定在10年内不单独实施载人航天计划，只通过参与国际空间站等合作项目积累技术。