Elektromanyetik spektrumun yalnızca görsel radyo bantları, Dünya atmosferinden nispeten engellenmeden geçer. Diğer her şey için, gama-ışını, X-ışını, ultraviyole ve kızılötesi, uzayı gözlemlemek için Dünya'nın atmosferinin üzerinden daha iyi bir kullanım alanı sunar. Ancak NASA, uzayı Dünya'nın atmosferi dahilinden daha verimli bir şekilde gözlemleyebilmenin bir yolunu arıyordu ve bunun için dünyanın ilk uzay gözlemevi üzerinde çalışmalara başladı.
Uzaydaki ilk gerçek teleskop, Cape Canaveral'den 7 Mart 1962'de düşük bir Dünya yörüngesine fırlatılan Yörüngedeki Güneş Gözlemevi-1 (Orbiting Solar Observatory-1, OSO-1) idi. Bu gözlemevinin alt kısmı her iki saniyede bir döndürülüyordu ve üst kısmı, güneş sensörlerini ve servo motorları kullanarak, cihazları güneş diskinde doğru bir şekilde yönlendirmek için uzaya sabitlendirildi. Temel amaç, gama ışını, X ışını ve ultraviyole dalga boylarında, güneş yüzeyindeki güneş lekelerinin yakınında oluşan şiddetli patlamaları gözlemlemekti. Uzay aracının dönen kısmı gama ışını kaynaklarını aramak için kullanılıyordu. Üç ay sonra ve 1.000 yörüngeden sonra OSO-1'in etkinliği, ABD'nin yüksek rakımda bir nükleer aygıt test etmesi sonucu büyük ölçüde azalmış oldu.
OSO-1 uzay gözlemevi, hassas araçların, yörüngede yer alan bir uzay aracında uzun süre başarılı bir şekilde uçabileceğini gösterdi. Ulusal Havacılık ve Uzay İdaresi (NASA), 1990'da Hubble Uzay Teleskobu, 1991'de Compton Gamma-Ray Gözlemevi, 1991'de Chandra X-Ray Gözlemevi dahil olmak üzere bir dizi uzay gözlemevini inşa etmeye devam etti. Spitzer Uzay Teleskobu adı verilen Uzay Kızılötesi Teleskop Tesisi ise 2003'te inşa edildi. Bu gözlemevleri, gökyüzünde kaynaklar aramak veya önceden belirlenen nesnelerden veri toplamak amacı ile kullanılırlar.