Tàu thăm dò không gian đầu tiên, Sputnik 1, được phát minh vào năm 1957 bởi một nhóm lớn các kỹ sư, nhà khoa học và nhà thiết kế do Liên Xô tuyển dụng và đứng đầu là nhà tiên phong tên lửa Sergei Korolev. Một tàu thăm dò không gian là bất kỳ thiết bị không người lái, tự động được gửi vào không gian để quan sát các hiện tượng và thu thập dữ liệu khoa học.
Tàu thăm dò không gian đầu tiên của Mỹ, vệ tinh Explorer 1, được phóng vào tháng 2 năm 1958 và phát hiện ra các vành đai bức xạ Van Allen. Chiếc thứ hai là Vanguard 1, được phóng vào tháng 3 năm 1958 và vẫn đang ở trên quỹ đạo quanh Trái đất.
Một tàu thăm dò không gian sâu khác với một tàu thăm dò quỹ đạo như Sputnik 1 và Explorer 1 ở chỗ nó rời khỏi quỹ đạo Trái đất. Tàu thăm dò không gian sâu đầu tiên là Luna 1, được Liên Xô phóng vào năm 1959. Nó đã thực hiện thành công chuyến bay gần mặt trăng.
