Le mardi 19 septembre 1961, Michel Debré, chef du gouvernement, et Pierre Guillaumat (Ministre chargé de la Recherche Scientifique), font adopter une loi créant le Centre National d'Etudes Spatiales.
Le jeudi 1 mars 1962, le CNES entre en fonction. Avec 8 employés, le centre va rapidement grossir pour atteindre 80 personnes au bout de 1 an d'activité. Pierre Auger est remplacé par Jean Coulomb, lui aussi professeur.
En 1968, avec la décentralisation, une nouvelle étape est franchie : le Centre Technique du CNES est installé à Toulouse.
Chargé d'orienter et de développer les recherches pour mettre en oeuvre les moyens de la conquête spatiale, le CNES fait de son Centre Technique un véritable catalyseur des activités spatiales, regroupant autour de lui toute la communauté scientifique, industrielle et universitaire prestigieuse. Les laboratoires d'études et de recherche scientifiques voisinent avec les grandes écoles (ENSAE, ENAC, INSA, etc.) et les universités (Paul Sabatier, Mirail, Sciences Sociales), formant un véritable réservoir de matière grise indispensable aux activités spatiales.
A partir de 1976, le CNES reçoit les procès-verbaux de la gendarmerie concernant des affaires d'ovnis aKervandal, G.: Déclaration publique, conférence au GEPA, 21 mai 1976. À partir du , il coiffe officiellement le GEPAN, jusqu'en 1983, puis le SEPRA, qui fait parfois via le CNES appel aux compétences d'autres laboratoires et écoles de France. Au SEPRA succède le GEIPAN, toujours sous l'égide du CNES.
Ont dirigé le CNES :
| Date | Président | Directeur général | Date |
|---|---|---|---|
| Février 1962 | Pierre Auger |
Robert Aubinières | Février 1962 |
| Octobre 1962 | |||
| Octobre 1967 | Jean Coulomb | ||
| Jean François Denisse |
Décembre 1971 | ||
| Michel Bignier | Janvier 1972 | ||
| Décembre 1973 | |||
| 1er Juillet 1976 | Hubert Curien | Juillet 1976 | |
| Yves Sillard | Juillet 1982 | ||
| Juillet 84 | Jean Marie Lutton |
Frédéric d'Allest | |
| d'octobre 1984 | Jean Louis Lions | Août 1989 | |
| Jean-Marie Lutton | Février 1989 | ||
| Octobre 1990 | Jean Daniel Levy | Octobre 1990 | |
| René pellat | |||
| André Lebeau | |||
| 1996-01 | Alain Benssoussan | 1996-01 | |
| Gérard Brachet | 1997 | ||
| 2002 | |||
| Yannick d'Escatha | 12 février 2003 |