自2011年开始，空间中心牵头、院内外众多单位协同参与实施中科院空间科学战略性先导科技专项，通过自主和国际合作科学卫星计划，在相关科学前沿领域实现一系列重大突破，并带动相关高技术发展。

　　2015年12月17日，暗物质粒子探测卫星“悟空号”成功发射。这是迄今世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器，已成功获取国际上最高精度的电子宇宙射线能谱，并首次发现宇宙高能电子TeV拐点及其TeV以上的精细结构。

　　2016年4月6日，我国首颗微重力科学实验卫星“实践十号”

　　成功发射，科学目标是研究揭示微重力和空间辐射条件下物质运动及生命活动规律，促进生命科学等基础研究和地面生物工程、新材料等高技术发展。该卫星返回舱于4月18日成功返回，完成的19项科学实验中15项为国际首次，取得一批重要研究成果。

　　2016年8月16日，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射，在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发、星地高速量子密钥分发、地星量子隐形传态等三大科学目标，标志着我国在量子通信领域跻身国际领先地位。

　　2017年6月15日，我国首颗硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”成功发射。该卫星是研究黑洞、中子星等致密天体前沿问题的重大空间科学项目，在2017年10月16日美国国家科学基金会宣布的首次发现双中子星并合产生引力波联合观测成果中发挥了不可或缺的作用。

　　此外，2016年12月22日，中科院还成功发射了我国首颗、世界第三颗全球二氧化碳监测科学实验卫星，该卫星可以每季度获取全球大气二氧化碳分布图和全球植被叶绿素荧光分布图，其获得的卫星数据向全球开放共享。该卫星为温室气体排放、碳核查等领域研究提供基础数据，为节能减排等宏观决策提供数据支撑，增加我国在国际碳排放方面的话语权。

　　暗物质粒子探测卫星“悟空”示意图

　　“悟空”获得最高精度高能电子宇宙射线能谱

　　“实践十号”回收现场

　　“墨子号”登上《科学》封面

　　量子科学实验卫星与国家天文台兴隆站星地对准实验

　　“慧眼”示意图

　　利用中国碳卫星观测全球陆地碳浓度的季节变化