भारतीय अंतरिक्ष विज्ञान की खोज पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल और आयनमंडल की जांच के साथ प्रारंभ हुई। प्रारंभिक वैज्ञानिक प्रेरणा विषुवतीय पिंडों का अध्ययन था। वर्ष 1963 में, पहला परिज्ञापी रॉकेट तिरुवनंतपुरम् के पास थुम्बा भूमध्यरेखीय रॉकेट प्रमोचन स्टेशन (टर्ल्स) से प्रक्षेपित किया गया था। इसके बाद, ध्वनि रॉकेट के माध्यम से रॉकेट-वाहित उपकरणों का उपयोग करके ऊपरी वायुमंडलीय क्षेत्र से कई जांच की गई। इन रॉकेट आधारित प्रयोगों ने पृथ्वी के चुंबकीय भूमध्य रेखा के उच्च ऊंचाई वाले ऊपरी क्षेत्रों की वैज्ञानिक जांच करने के लिए प्रारंभिक अवसर प्रदान किए जो गुब्बारों के माध्यम से सुलभ नहीं थे। आज तक, राष्ट्रीय और अंतरराष्ट्रीय भागीदारी के साथ इसरो द्वारा 3500 से अधिक परिज्ञापी रॉकेट सफलतापूर्वक प्रमोचित किए गए हैं। टर्ल्स रेंज 1968 से संयुक्त राष्ट्र को समर्पित है और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए टर्ल्स सुविधा का उपयोग करने के लिए संयुक्त राष्ट्र के सभी सदस्य देशों का स्वागत है। वर्तमान में आरएच-200, आरएच-300 एमके-II और आरएच-560-एमके-III जैसे परिज्ञापी रॉकेट की कई किस्में विभिन्न पेलोड क्षमता और एपोजी रेंज के साथ कार्यशील हैं।

परिज्ञापी रॉकेट प्रयोगों से शुरू करके, इसरो ने सामाजिक विकास के लिए अंतरिक्ष के उपयोग की इसरो की दृष्टि की उपलब्धियों में योगदान करते हुए अगले छह दशकों में विभिन्न प्रमोचन रॉकेटों वाहनों, उपग्रहों और नीतभारों के लिए तकनीकों का विकास किया है। 60 के दशक में बोए गए बीज, छह दशक से भी पहले, भारत को बदलने में मदद करने वाली अंतरिक्ष-आधारित सेवाओं की अधिकता के साथ-साथ अंतरिक्ष में स्वतंत्र पहुंच प्रदान करने वाली स्वदेशी क्षमताओं को विकसित करने में फलीभूत हुए हैं।

अंतरिक्ष कार्यक्रम के दूसरे स्तर के विकास के दौरान किए गए अंतरिक्ष विज्ञान और अन्वेषण मिशन जैसे कि चंद्रयान-1, मंगल कक्षित्र मिशन, एस्ट्रोसैट और चंद्रयान -2 मिशनों ने मूल्यवान वैज्ञानिक डेटा प्रदान करना जारी रखा है और ब्रह्मांड के संबंध में मूलभूत वैश्विक ज्ञान में योगदान दे रहे हैं। इसरो निकट भविष्य में पृथ्वी की निचली कक्षा में एक मानव अंतरिक्ष उड़ान मिशन की भी योजना बना रहा है जो विभिन्न अत्याधुनिक वैज्ञानिक जांचों के लिए सूक्ष्मगुरुत्वागर्षण प्रयोगों के अवसर खोलेगा।