1975年7月15日，苏联和美国先后发射了“联盟19号”和“阿波罗18号”飞船。在“联盟号”升空51小时49分钟之后，两艘飞船实现了对接。苏美两国宇航员在过渡舱里亲切握手，并联合进行了数项科学实验。这项对接活动标志着人类的航天事业由竞赛走向了联合。
随着航天技术的发展和太空竞赛意识的淡化，空间技术的应用提上了日程。从应用角度看，人造卫星、载人飞船都有其不足。卫星太小，装载仪器有限，而且没有人操控，无法进行大规模的科学实验。载人飞船大一点，也有人操控，但轨道飞行时间有限，不能进行长时间的科学实验。能够在轨道上长期停留的载人空间站，可以解决这些问题。
苏联在20世纪60年代中期同时制订了两项太空计划，一是与美国进行竞赛的载人登月计划，另一个就是载人空间站计划。载人登月计划虽然落在美国后面，但苏联发射了世界上第一个空间站——“礼炮1号”。
在载人登月竞赛中，苏联研制出了“联盟号”飞船。飞船虽然没有把苏联人送上月球，但为建立“礼炮1号”空间站积累了经验和技术基础。“礼炮1号”由3个直径不同的柱形舱组成：头部是直径2米的过渡舱，用于同“联盟号”飞船对接；中间是双圆柱体工作舱，长约9米，直径分别约为3米和4米；尾部是仪器和推进舱，装有一台主发动机。过渡舱和主发动机舱两侧均装有两个太阳能电池板。“礼炮1号”全长约14.5米，总重达18吨。与飞船相比，空间站太大了。宇航员们都说：“简直一眼望不到边。”
1971年4月19日，也就是加加林进入太空的10年之后，“礼炮1号”空间站被送上了200千米的太空，成为一座可以定期更换宇航员的太空工作站。6月6日，“联盟11号”飞船载着3名宇航员与“礼炮1号”对接，宇航员顺利进入空间站，并多次操纵改变了空间站的轨道。他们在空间站里按计划进行了多项实验，包括观测恒星、拍摄地球、种植植物和鱼类的运动实验等。3名宇航员在空间站工作到6月29日，按地面指令返回。不幸的是，在成功地与“礼炮1号”分离后，指令舱的一个压力调节阀被打开，舱内的空气泄漏，3名宇航员窒息而死。
苏联的“礼炮1号”空间站属第一代空间站，其轨道大致保持在250千米，为克服空气阻力每年需耗费4.75吨推进剂。改进后的第二代空间站，轨道升高到350千米，每年消耗的推进剂降到了600千克。第二代的改进还有，增加一个对接口用于补充燃料；在空间站外壳上增加把手，便于宇航员舱外活动；加大太阳能电池板的面积，以提供更多的电能。1984年，苏联宇航员创造了在轨道工作237天的最新纪录。
与苏联大致同时，美国也在研制自己的载人轨道空间站——“天空实验室”，但因为主要精力都投入了登月飞行，“天空实验室”计划的执行比较缓慢。阿波罗登月计划完成后，“天空实验室”计划的进展大大加快了。1973年5月14日，“天空实验室”发射升空。但不久出现了一系列的毛病。最主要的问题是流星防护罩丢失，以及太阳能电池板无法展开。5月25日，3名宇航员乘坐阿波罗飞船去修理发射不久的“天空实验室”。经过多次艰苦的努力，反复与实验室对接，终于在6月7日解决了防护罩和太阳能电池板问题。
美国发射的“天空实验室”总长达36米，规模非常庞大。顶端安装的阿波罗天文望远镜，是实验室里主要的科学仪器。第一批宇航员在上面工作了28天，于6月22日返回地面。7月28日，第二批3名宇航员给“天空实验室”带去了补给品和生物实验品。他们在上面工作了59天，曾三次到舱外活动，完成了几次修理工作。11月16日，第三批宇航员上去了，用望远镜发现了一颗新彗星，还拍摄了一次太阳耀斑爆发的全过程。
苏联在20世纪80年代推出了第三代空间站——“和平号”空间站计划。“和平号”空间站的对接窗口增加到了6个，太阳能电池板面积更大、效率更高。由于采用了积木结构，它还可以与5个大型的专用轨道舱对接，使实验规模和范围更大，可开展多用途的工作。1986年2月20日，“和平号”空间站成功发射升空，进入350千米的高空。25天后即3月13日，第一批2名宇航员进入空间站。1987年3月31日，内装天文物理仪器的第一个专业实验舱“量子1号”升空，4月12日与“和平号”空间站成功对接。此后，1989年11月组装了“量子2号”，1990年6月组装了“量子3号”，1995年6月组装了“量子4号”。这期间，俄罗斯宇航员波利亚科夫创造了留空438天的纪录。1995年6月29日，美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机与“和平号”对接成功，使轨道空间站一下子成了一个庞然大物：联盟TM飞船-量子1号-和平号-量子2号-量子4号-量子3号-航天飞机。自1971年以来，苏联再也没有发生过宇航员遇难的事故。即使在几次发射、对接失败和飞船发生故障时，宇航员也都安全脱险。
自从航天领域的政治竞赛气氛淡化之后，美国取消了载人火星登陆计划，改而发展航天飞机，强调航天技术的社会效益和经济效益。航天飞机之前的航天器，差不多都由三个部分构成：第一部分是提供飞离地球引力的大推力多级火箭，第二部分是进行太空作业的仪器设备，第三部分是保证宇航员飞回地面的舱体设施。通常完成一次航天飞行，前两部分都丢失了，整个飞船无法重复利用，浪费很大，很不经济。设计航天飞机的目标是使航天器能够重复利用，使升空和太空活动变得更加容易。
航天飞机的设计难度可想而知。根据齐奥尔科夫斯基的质量比定律，为了使整个航天器获得最大速度离开地面，（最终消耗掉的）燃料占全部航天器总质量的比重越大越好，也就是在上升过程中留下来的部分越小越好。等到进入轨道之后再返回，同样的定律起作用了，也是回来的部分越小越好。航天飞机的目标在于，使航天器的主体均能返回并重复使用，这样折算回去，发射时就得携带巨大数量的燃料。
1973年，研制工作正式开始。基本方案是“三位一体”，即航天飞机由轨道器、外贮箱和两个固体助推器组成，其中后两部分不能回收。能够回收的轨道器外形像飞机一样，有机头、机尾和机翼，除主发动机外，在轨道器的多个部位装有46台火箭发动机，用于在主发动机停止工作后变轨、返回制动和姿态控制。1977年，第一架航天飞机“企业号”在波音747飞机的背驮下进行了空域飞行，检验了轨道器的气动性能。1981年4月12日，正是加加林首飞太空20周年的纪念日，第二架航天飞机“哥伦比亚号”在肯尼迪航天发射中心顺利发射升空。这次飞行持续了54小时，绕地球36圈，最后在加州的爱德华兹空军基地降落。此后一年，“哥伦比亚号”又进行了3次试验飞行，均获圆满成功。1982年，“哥伦比亚号”投入商业使用，将两颗通信卫星送上了轨道。
1983年，美国的第三架航天飞机“挑战者号”也进行了6次轨道飞行，发射了几颗商业卫星。宇航员还练习了舱外作业。但两年来的航天飞机试营运表明，每次升空的费用还是太高，耗资1.5～2亿美元，而从商业发射中得到的补偿远远不够发射成本。这意味着航天飞机并未达到大大降低成本的预期目标。1986年1月28日，“挑战者号”第10次发射升空，73秒后发生爆炸，包括一名中学女教师在内的7名宇航员全部遇难，成了航天史上最大的灾难性事件。整个美国沉浸在一片悲痛之中，航天飞机事业被罩上了一团阴影。
“挑战者号”遇难之后，美国加紧调查事故原因，并着手对现有航天飞机进行改进。两年后的1988年9月29日，“发现者号”航天飞机再次成功升空。1992年，代替“挑战者号”的“奋进号”航天飞机成功地发射升空。这次飞行中，宇航员4次出舱对一颗国际通信卫星进行了空间修理，作业时间长达8.5小时。
未来的航天技术将会朝着什么方向发展？按照发展主义的逻辑，作为工业化的一部分，实现工业化生产将会是航天事业的下一步目标。人类在实现了脱离地球的主体意志之后，向外层空间移民、向星球移民，均是合乎逻辑的必然要求。有人确实设计了向月球和火星移民的方案。方案通常分三步走：第一步，对月球或火星进行实地科学探测；第二步，改造月球或火星的生态环境，使之像地球一样适合人类居住；第三步，大规模移民。
20世纪90年代以来，航天事业处在某种低迷状态。耗费太大、经济上不划算是直接原因，而确立下一步的航天目标也是难题。地球上的问题越来越多，环境恶化、生态退化愈演愈烈。如果我们有能力在外星球上重造优美生态，从而向那里大规模移民，为什么我们不用这些力量将地球治理好呢？如果连地球都治理不好，我们怎么能期望在外星球上建立一个适合人类生存的环境？
