3 апреля 2014 года Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration, NASA) приостановило сотрудничество с Россией в космической области в связи с позицией России в отношении Украины.
Сотрудничество СССР и США в области исследования космического пространства началось в 1962 году подписанием соглашения "О сотрудничестве в использовании искусственных спутников для метеорологии и сверхдальней связи, составлении карты магнитного поля Земли". Затем было заключено более 40 советско-американских и российско-американских соглашений в сфере изучения и освоения космоса. В 1975 году впервые в истории космонавтики были осуществлены стыковка и совместный полет космических кораблей СССР и США ("Союз-19" и "Аполлон"). В 1980-е гг. были созданы рабочие группы Института космических исследований АН СССР и NASA по солнечно-земной физике, а также по космической астрономии и астрофизике. В 1995-98 гг. осуществлялась программа "Мир"-"Шаттл", в рамках которой российские космонавты доставлялись на орбиту американскими кораблями, а астронавты США проводили экспедиции на орбитальной станции "Мир".
С завершением эксплуатации комплекса "Мир" совместные работы стали проводиться на борту МКС. Первый модуль станции - российский блок "Заря" - был выведен на орбиту в ноябре 1998 года, первый российско-американский экипаж начал работу в октябре 2000 года. В настоящее время Россия и США тесно сотрудничают в рамках этого глобального международного проекта. Один из основных сегментов станции считается российским, другой - американскими, некоторые модули и отдельные компоненты были сделаны Европейским космическим агентством, а также космическими ведомствами Канады и Японии. За 15 лет в проект было вложено более 100 млрд долларов.
Сейчас на станции работает экипаж 39/40-й долгосрочной экспедиции. После завершения использования американских шаттлов в 2011 году, доставка астронавтов NASA на МКС осуществляется только российскими кораблями "Союз". Контракт NASA и Роскосмоса постоянно продлевается, последний раз - в январе 2013 года, он рассчитан до конца 2020 года. В настоящее время доставка одного астронавта обходится NASA в 65 млн долларов.
Еще одним направлением сотрудничества является программа по запуску американских коммерческих космических спутников российскими ракетами. В 2013 году с космодромов РФ в космос было выведено 16 американских спутников (в том числе 6 - системы связи Globalstar).
В 2001 году российские специалисты создали нейтронный детектор ХЕНД для американской межпланетной автоматической станции "Mars Odyssey", в 2009 году - нейтронный детектор ЛЕНД для лунного орбитального зонда (Lunar Reconnaissance Orbiter, LRO). В ноябре 2011 года запущена американская марсианская научная лаборатория "Curiosity" с установленным на нем российским научным прибором ДАН (динамическое альбедо нейтронов).
В 2011 году подписано соглашение об изготовлении в Центре космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле (Алабама) зеркал для российского космического телескопа ART-XC, создаваемого в рамках международного проекта "Спектр-РГ".