4.lokakuuta 1957 Neuvostoliitto laukaisi maan ensimmäisen keinotekoisen satelliitin, Sputnik-1: n. Onnistunut laukaisu tuli järkytyksenä asiantuntijoille ja kansalaisille Yhdysvalloissa, jotka olivat toivoneet, että Yhdysvallat saavuttaisi tämän tieteellisen edistyksen ensin.
neuvostoliittolaisten menestyksestä fed pelkää Yhdysvaltain armeijan jääneen yleisesti jälkeen uuden teknologian kehittämisessä. Tämän seurauksena Sputnikin laukaisu kiihdytti asevarustelua ja nosti kylmän sodan jännitteitä. 1950-luvulla sekä Yhdysvallat että Neuvostoliitto pyrkivät kehittämään uutta teknologiaa. Natsi-Saksa oli ollut lähellä kehittää maailman ensimmäinen mannertenvälinen ballistinen ohjus (ICBM)lähellä loppua toisen maailmansodan, ja saksalaiset tutkijat auttoivat tutkimusta molemmissa maissa vanavedessä konfliktin. Molemmat maat olivat myös mukana kehittämässä satelliitteja osana International Council of Scientific Unions-järjestön asettamaa tavoitetta, joka oli vaatinut satelliittiteknologian käyttöönottoa loppuvuodesta 1957 tai 1958. Vuosikymmenen aikana Yhdysvallat testasi useita erilaisia raketteja ja ohjuksia, mutta kaikki nämä testit päättyivät epäonnistumiseen.
Neuvostoliiton ensimmäisen Sputnik-satelliitin laukaisu oli yksi saavutus teknisten menestysten sarjassa. Vain harvat yhdysvaltalaiset olivat odottaneet sitä, eivätkä nekään, jotka olivat odottaneet, tienneet, miten vaikuttava se olisi. 184 paunan painoinen venäläinen satelliitti oli paljon painavampi kuin mikään, mitä Yhdysvallat tuolloin kehitteli, ja sen onnistunutta laukaisua seurasi nopeasti kahden lisäsatelliitin laukaisu, joista yksi kuljetti koiran avaruuteen. Yhdessä ne kiersivät maapallon 90 minuutin välein ja aiheuttivat pelkoa siitä, että Yhdysvallat on jäänyt pahasti jälkeen teknologisessa kyvykkyydessä. Huolet kärjistyivät, kun Yhdysvallat sai tietää, että Neuvostoliitto testasi samana vuonna myös ensimmäistä mannertenvälistä ballistista ohjusta.
vaikka presidentti Dwight Eisenhower oli yrittänyt vähätellä Sputnik-laukaisun merkitystä Yhdysvaltain kansalle, hän syytti avaruusohjelmaan lisää varoja ja resursseja pyrkiessään kuromaan etumatkaa kiinni. Yhdysvaltain hallitus koki vakavan takaiskun joulukuussa 1957, kun sen ensimmäinen keinotekoinen satelliitti nimeltä Vanguard räjähti laukaisualustalla ja toimi hyvin näkyvänä muistutuksena siitä, kuinka paljon maan oli vielä saavutettava voidakseen kilpailla sotilaallisesti Neuvostoliittoa vastaan. Lopulta 31. tammikuuta 1958 Yhdysvallat onnistui laukaisemaan ensimmäisen satelliittinsa, tutkimusmatkailijan. Explorer oli vielä Sputnikia hitaampi, mutta sen laukaisu lähetti sen syvemmälle avaruuteen. Neuvostoliittolaiset vastasivat jälleen laukaisulla, ja avaruuskilpailu jatkui.
Sputnikin menestyksellä oli suuri vaikutus kylmään sotaan ja Yhdysvaltoihin. Pelko siitä, että he olivat jääneet jälkeen, sai Yhdysvaltain päättäjät kiihdyttämään avaruus-ja aseohjelmia. 1950-luvun lopulla Neuvostoliiton pääministeri Nikita Hruštšov kehuskeli Neuvostoliiton teknologisella paremmuudella ja kasvavilla mannertenvälisten ohjusten varastoilla, joten Yhdysvallat työskenteli samanaikaisesti kehittääkseen omia mannertenvälisiä ohjuksia vastatakseen siihen, mitä se oletti kasvavaksi varastoksi neuvostoliittolaisia ohjuksia, jotka oli suunnattu Yhdysvaltoja vastaan. Kun molemmat maat tutkivat uutta teknologiaa, puheet ydinkokeet kieltävästä sopimuksesta haihtuivat useiksi vuosiksi. Näin Sputnikin laukaisu lietsoi sekä avaruuskilpaa että asevarustelua kylmän sodan jännitteiden lisäämisen lisäksi, kun kukin maa pyrki valmistelemaan uusia menetelmiä hyökätä toista vastaan. Lopulta lainlaatijat ja poliittiset kampanjoijat Yhdysvalloissa onnistuivat hyödyntämään pelkoa ”ohjuskuilun” kehittymisestä Yhdysvaltain ja Neuvostoliiton ydinasevarastojen välille vuoden 1960 presidentinvaaleissa, mikä nosti John F. Kennedyn valtaan Eisenhowerin varapresidentin Richard Nixonin jälkeen. Kuuban ohjuskriisi 1962 muistutti molempia osapuolia kehitteillä olevien aseiden vaaroista.