Uzay keşfi, dış uzayı keşfetmek icin astronomi ve uzay teknolojisini kullanmaya denir. Keşif, insan uzay ucuşu ve robot uzay ucuşu olarak gercekleşmiştir.
Uzaydaki cisimlerin gozlemi, yani astronomi, bilinen en eski bilimsel calışmalardan biridir, guvenilir kayıtlı tarihten oncesine uzanır. 20. yuzyılın başında geliştirilen benzin roketleri, uzay keşfinin genişlemesi ve gercekleşmesine izin verdi. Uzay keşfi genellikle politik yarışa donuşur, ulkeleri daha once keşfetmek icin hızlandırır, ABD ve SSCB arasındaki 'uzay yarışı' gibi.
Uzay keşfi, tek ucuşlardan, daha cok keşfe imkan veren tekrar kullanılabilir malzemelere kaydı. Uzay keşfinde ozel alaka, daha fazla rekabet ve daha buyuk devlet gorevlerine neden oldu.
İlk uydu fırlatılması 1957'de gercekleştirildi. Sputnik adında insansız bir hava aracı yaklaşık 150 mil dunyanın yorungesinde kaldı. Sovyet başarısının ardından, ABD iki ay sonra Vanguard 1 adlı başarısısız fırlatışı yaptı. 1958'de ABD Explorer 1'i başarılı bir şekilde fırlattı.
1961'de Vostok 1 adlı aracla ilk insanlı uzay ucuşu gercekleştirildi, 27 yaşındaki bir adamı taşıyarak. Uzay ucuşu, dunya yorungesindeki turunu iki saatte tamamladı. Bu zafer, dunyayı uzay keşfinde cesaretlendirdi. ABD, Sovyetler'in ardından altı ay icinde onları takip etti. Mercury ucuşu, 20 Şubat 1962'de dunyanın cevresinde tam altı tur attı. 1963'te Vostok 6 ile bir kadın dunyanın cevresinde 48 tur attı.
Uzay keşfinin ilk amaclarından biri, uzayda yaşamı inceleyen astrobiyolojidir. Astrobiyoloji esas olarak yaşamın kaynağına ve evrimine odaklanmıştır. Eksobiyoloji de denir. Astrobiyologlar, başka herhangi bir yaşamdan farklı olan bir yaşamın gecmişte keşfedildiği ihtimali uzerinde de durmaktadır.