Svemirska letjelica je vozilo koje putuje kroz svemir. Svemirske letjelice mogu biti samostalne svemirske sonde ili vozila s ljudskom posadom. Ovaj se izraz koristi i za umjetne satelite, koji su izrađeni na sličan način.
Svemirski Teleskop Hubble
Svemirski teleskop Hubble je nastao kao zajednički projekt NASA-e i ESA-e. Nalazi se u orbiti oko Zemlje, odakle snima galaktike i druge objekte. Iako nije najveći teleskop na svijetu, dobiva najbolje slike jer na kvalitetu njegovih snimaka ne utječe Zemljina atmosfera. Slike snima s 5 puta većom oštrinom nego najjači teleskopi na Zemlji.
Program Voyager
Dvije identične letjelice Voyager 1 i Voyager 2 su letjelice koje su najviše udaljene od Zemlje. U 25 godina poslije njihovog lansiranja koje je bilo 1977. godine, Voyageri su mnogo dalje od patuljastog planeta Plutona. Oni se sada približavaju području heliopauze – područja na kojem tijela više ne primaju svjetlost i toplinu sa Sunca i tu počinje međuzvjezdano putovanje. Voyager 1 koji je gotovo dvostruko udaljeniji od Zemlje nego što je to Pluton se giba brzinom od više od 17 km u sekundi. Obe letjelice još šalju signale putem Deep Space Network. Primarna misija je bila istraživanje Jupitera i Saturna, a nakon toga Voyager 2 je bio poslan u istraživanje Urana i Neptuna, a Voyager 1 dalje prema Plutonu i kraju Sunčevog sustava.
Mars Reconnaissance Orbiter
Mars Reconnaissance Orbiter je letjelica za istraživanje Marsa. Kada dođe do njega postati će njegovim 4. umjetnim satelitom. MRO će istraživati područja za slijetanje budućih rovera i letjelica na Mars: Phoenix i Mars Science Laboratory
GALEX
GALEX je teleskop koji je smješten u Zemljinoj orbiti. On istražuje galaktike u ultraljubičastom području sve do 10 milijardi godina u prošlost. Istraživanja će pomoći znanstvenicima da shvate evoluciju i nastanak galaktika. Tijekom 29 mjeseci GALEX će napraviti mapu galaktika u cijelom svemiru koji će pomoći u razumijevanju kako su galaktike formirane.
SMART-1
Letjelica SMART-1 ima zadaću istraživati ionski pogon i tražiti led na Mjesečevom južnom polu. Lansiran je 27. rujna 2003. godine u 23.14 sati, a u orbitu oko Mjeseca je ušao 15. listopada 2004. g. Lansiran je s raketom Ariane-5, s masom pri lansiranju od 367 kg. Misija završava u 8. mjesecu 2006. godine.
SMART-1 je prva letjelica ovakve vrste. Njegova prva primarna misija je istraživanje ionskog pogona. Druga misija je istraživanje novih tehnologija za letjelicu i instrumente.
SOHO
SOHO je letjelica koja istražuje Sunce i njegov sastav, te njegovo magnetsko polje, solarni vjetar i baklje, te istraživanja dublje prema jezgri, ispod korone.
INTEGRAL
INTEGRAL je letjelica koja ima zadaću istraživati gama-zrake te crne rupe, neutronske zvijezde, aktivne galaktike, supernove, otkriti kako su nastali kemijski elementi te istražiti misteriozne gama-bljeskove.
INTEGRAL je lansiran 17. listopada 2002. godine u 4.41 sati. Lansiran je uz pomoć rakete Proton, a masa letjelice je bila 4000 kg. Primarna misija traje dvije godine, zatim se misija produžuje još tri godine. INTEGRAL je letjelica koja sa svojim senzorima i instrumentima tvori najbolji opservatorij gama zraka ikada sagrađen.
XMM-Newton
Letjelica XMM-Newton je lansiran 10. prosinca 1999. g. Misija mu je trajala dvije godine plus dodatne četiri. Lansiran je uz pomoć rakete Ariane 5 s masom od 3.800 kg. Postavljen je u 48 satnu orbitu. Njegova područja istraživanja su X-zrake izašle iz crne rupe, svojstva eksplodirajućih zvijezda, prirodu egzotičnih objekata.
XMM-Newton je posebna letjelica. To je najveći znanstveni satelit sagrađen u ESA-i, te s velikim zrcalima i osjetljivim instrumentima vidi najdublje u X-području. XMM-Newton kontrolira European Space Operations Centre (ESOC) u Darmstadtu, Njemačka, koristeći antene u Australiji, Čileu i Francuskoj Gvajani.
Phoenix Mars Lander
Phoenix Mars Mission, lansiran u kolovozu 2007., dizajniran je za istraživanje Marsa te za traženje vode i tragova života na Marsu. Phoenix je zamišljen kao visoko operativni rover te kao dosta jeftina misija.