Alors que l'Union soviétique et les États-Unis ont entrepris la conquête de l'espace extra-terrestre, les États européens se sentent peu concernés par cette nouvelle frontière qui semble vouée uniquement à la science et qui paraît un gadget dans la compétition médiatique qui accompagne la Guerre froide.
Sans être beaucoup plus convaincu de l'avenir des applications spatiales, le gouvernement français du président Charles de Gaulle souhaite de pas laisser à l'URSS et aux États-Unis le monopole des techniques permettant d'atteindre la satellisation. Jusqu'alors, les recherches françaises entreprises dans le domaine des moteurs-fusées ont été menées dans un cadre militaire à partir de technologies plus ou moins dérivées de l'expérience allemande des missiles V2. Dans le cadre de l'effort national en matière de recherche et de technologie, il est décidé de créer une entité civile qui consacrera ses activités à l'exploration scientifique et à l'utilisation de l'espace.
Par la loi no 61-1382 du 19 décembre 1961, le Centre National d'Études Spatiales est institué comme organisme scientifique et public, de caractère industriel et commercial .
Il a pour mission de développer et d'orienter les recherches scientifiques et techniques poursuivies dans le domaine des recherches spatiales. Le Président du Conseil d'Administration est le Pr Pierre Auger auquel succéda en 1962 le Pr Jean Coulomb. Sur le plan opérationnel, la Direction générale est confiée au Général de l'Armée de l'Air Robert Aubinière qui a commandé la Base d'Hammaguir (Algérie) où ont lieu les essais français de fusées.
Le premier objectif fixé au CNES est, en coopération avec la Délégation Ministérielle pour l'Armement (DMA) de développer un Lanceur (de satellites) permettant à la France de devenir la troisième puissance spatiale derrière l'URSS et les USA.
Le CNES va orienter ses efforts dans deux voies qui sont :
L'établissement installe son siège à Paris (rue de l'Université) et crée un centre technique dans la région parisienne à Brétigny-sur-Orge.
Le premier objectif est atteint dès 1965 avec le lancement réussi du satellite A1 (capsule technologique baptisée Astérix) le 26 novembre et la mise sur orbite de FR1 le 6 décembre au lendemain du premier tour des élections présidentielles.
Après ce succès, les productions des lanceurs de satellite et des engins militaires vont être séparées. Le CNES devient responsable des lanceurs civils en plus du programme spatial. Parallèlement, sur l'impulsion de la Grande-Bretagne, des négociations sont menées pour créer des structures spatiales entre quelques États européens (France, Grande-Bretagne, Allemagne, Italie, Belgique et Pays-Bas). Après deux ans de négociations, sont créés en 1964 deux organisations préfigurant l'Europe spatiale.