La recherche spatiale regroupe des projets scientifiques qui utilisent des moyens spatiaux (satellite artificiel, sonde spatiale, fusée-sonde, ballon stratosphérique) pour collecter ses données. Elle s'est développée dès le début de l'ère spatiale (1957) et a débouché immédiatement sur de nombreux résultats (découverte de la ceinture de Van Allen par Explorer 1 en ). La recherche spatiale représente entre 20 et 30 % des budgets des agences spatiales des principaux pays : NASA, ESA, CNES.
La recherche spatiale est une source d'apports importants dans de nombreuses disciplines scientifiques : l'observation de l’Univers - astronomie, cosmologie, physique fondamentale et exobiologie - , l'observation globale de la Terre - géophysique, Sciences de l'environnement, agronomie, risques naturels et la pollution - l'observation in situ du système solaire - physique des plasmas, planétologie comparée, interactions Soleil-Terre (météorologie spatiale) et exobiologie - ainsi que l'expérimentation en microgravité - physique expérimentale et médecine spatiale. La recherche spatiale joue par ailleurs un rôle moteur dans le développement des techniques spatiales avec des retombées dans des applications terrestres.