1900'lerin başında teorik uzay gemilerinin hayal edilmesine rağmen, ilk başarılı uzay gemisi 17 Aralık 1954'te önerilen ve 4 Ekim 1957'de başlatılan Sputnik 1'dir. 1961'de Vostok 1 ilk insanlı uzay aracı oldu.
Uzay gemisi tasarımı, birçok bilim insanının ve mühendisin çabalarını temel alan bir ekip çalışmasıdır, bu nedenle ilk buluş için kesin bir tarih belirlemek imkansızdır. Roket kullanarak uzay yolculuğunu ciddiye alan ilk belgeli kişi, 1898'de Konstantin Tsiolkovsky adlı bir Rus öğretmendi. Robert Goddard adlı Amerikalı bir bilim adamı da 20. yüzyılın başlarında pratik tasarımlar geliştirdi.
