美国太空总署于1958年成立，以寻找有能力进入未知外太空的试飞员，七位被选中的试飞员驾驶水星太空舱，面对着死亡的风险。甘乃迪总统放话要美国在十年内登陆月球，早期的每一项任务都肩负重责大任，逐步将人类推向登月的最终目标。
太空总署深知为了登陆月球并顺利返航，必须掌握在太空中连结两艘太空船的技术。双子星计划旨在实现一连串先进太空旅行的壮举，从长时间太空飞行到太空漫步。苏联太空人阿列谢李欧诺夫在1965年完成人类首次太空漫步，几个月后，艾德怀特成为第一位在太空漫步的美国太空人。在一次大胆复杂的任务中，太空总署计画让双子星6号飞行数千哩，然后追上环绕地球轨道的双子星7号，进行令人屏息的太空会合。月球就近在眼前。
1968年夏季，双子星计画已经达成目标，阿波罗计画也已全力进行中，太空总署将阿波罗8号的任务改为首次载人月球飞行。指挥官法兰克波曼、吉姆赖佛、威廉安德斯成为第一批脱离地球引力，看到月球另一面的人类。阿波罗8号太空人飞行的距离超越所有前人，这趟登月顺利返航之旅总计飞行25万哩。1969年7月16日，阿波罗11号太空船升空进行登月任务，载着阿姆斯壮、艾德林、考林斯和全球的祝福。世人引颈期盼机员的登月结果：登月舱是否会沈入尘土中？机员会遭到“月球细菌”攻击吗？完成任务后，他们能从月球表面升空吗？四天后，太空人登陆月球。这是太空总署最得意的瞬间，也是世界史上的最光荣时刻。
太空总署信心大增，阿姆斯壮和艾德林试探性的脚步，被查理杜克、约翰杨恩和金柯能等人后来居上，他们搭着探月车在月球四处跑。登月任务变得更加雄心勃勃，高潮是阿波罗17号在宁静海停留3天。但预算考量使得最后三次任务被迫取消，阿波罗计画落幕，太空总署开始进行下一步的太空探索，将天空实验室和一群科学家送上地球轨道。天空实验室任务证明人类能在太空生活工作一段长时间。后来美国太空人还受邀入住俄罗斯和平号太空站，早在地球上的冷战解冻前，美俄两国太空人便已在地球轨道上方建立交情。
开发出可重复使用的太空梭，让太空旅行产生革命性改变。这是史上头一遭有6,7位太空人同时上太空。太空梭被形容为子弹上的蝴蝶，首航由约翰杨恩驾驶，他曾在双子星计画首航时，与盖斯葛瑞森一起上太空。但太空旅行依旧危险，1986年挑战者号太空梭惨剧，还有2003年哥伦比亚号太空梭意外在证明了这一点。但国际太空站的发展－这也是人类至今最大胆的太空硬体大合作－意味着太空梭仍有其存在的必要性。
太空总署的哈伯太空望远镜终于由发现号太空梭载运升空。哈伯太空望远镜是历来最复杂的仪器之一，也是一连串无人太空任务中的最新任务。但升空后却毫无动静。太空总署遇上麻烦。这个环绕地球轨道的太空望远镜有块主要镜片因人为失误而故障，使得人类探索外太空的全能眼睛成了近视眼。太空总署决定派出奋进号太空梭前往修理，这项任务需要进行连续几个月的密集训练，并展开历来最漫长危险、也最复杂的多趟太空漫步。这是太空总署继阿波罗计画以来，最受到外界关注的一项任务。这项计画重新引发大众的想像力，让人们再次关注太空的英勇事迹。人类重拾探索发掘的自然渴望，太空总署则打算再次送人登上月球、火星，甚至更远的地方。
美国国家航空航天局打开了他们的保险箱，将珍贵的影片资料借给美国探索频道成就了这部惊人的高清纪录片。《从地球出发：NASA任务50年》讲述了人类最伟大的探险的迷人故事，并且由探索者亲自讲述。从早期的水星计划到载人航天，到影响深远的登月，从联盟号航天飞机对接到Bruce McCandless的人类第一次无绳太空行走，这就是太空时代的来临。本片汇集了古老的视频样片以及宇航员们亲自摄录的关键录像，加上飞船上的摄像机的珍贵记录，让本片能够以前所未见的角度给大家讲述这个太空探索的故事。