國家太空中心緣起於1991年10月，係行政院核定之十五年「國家太空科技發展長程計畫」(第一期計畫)所設立，作為我國太空計畫的執行單位，並藉由國家中心業務組織的推展，建立國內大型高科技系統整合能力，以奠定我國太空科技發展之基礎，並塑造未來在國際太空市場及應用產業上有利之競爭資源。

「第二期國家太空科技發展長程計畫」於2002年12月經國科會委員會議審議通過，全程計畫15年，期限為2004年至2018年。「第二期太空科技長程計畫」將延續第一期太空科技計畫成果，策重國家需求，以執行衛星計畫為主軸，推動學術研究及產業發展，全面提升我國太空科技發展能量，開創產業附加價值。

2003年配合政府政策，國科會為使科技研究發展工作的運作更具彈性，成立財團法人國家實驗研究院，國家太空計畫室改隸其管轄。2005年考量，太空計畫室已累積建立我國太空科技發展體系與基礎建設，以及成熟的太空科技能力，為台灣太空科技整合中心，而非單純的計畫室，為求組織名稱與定位相符，於當年4月1日起更名為國家太空中心。