“581”任务时期
1957年10月4日，苏联成功发射世界首颗人造卫星。紧随其后，美国于1958年1月31日将“探险者一号”卫星送上太空。
在人类开启探索太空的征程之时，全球争夺的焦点也由陆地转向了太空。中国政府对此十分重视。中央分管科学技术的聂荣臻副总理告知时任中国科学院副院长张劲夫，要中科院密切注意有关情况。
1958年初，竺可桢、钱学森、赵九章联名向中央上书，建议开展中国的人造卫星研究。
1958年5月17日，毛泽东主席在党的八大二次会议上郑重宣布：“苏联和美国把人造卫星抛上了天，我们也要搞人造卫星”。
1958年7月-8月间，中国科学院成立“581组”，组织协调卫星和火箭探测任务，组长钱学森，副组长赵九章、卫一清。同时，中央政治局拨专款支持中科院研制卫星，代号“581”任务。
1958年10月，中国科学院派出以赵九章为团长的高空大气物理代表团，对苏联进行了70天的考察。代表团回国后，认为发射人造地球卫星是综合性强的大工程，技术十分复杂，中国当时并不具备发射卫星的条件。赵九章等在总结报告中提出建议推迟人造卫星研制工作，把科研力量转移到探空火箭上。
1959年1月21日，中国科学院党组传达邓小平指示：卫星暂时不放，与国力不相称。据此，“581”任务部署调整，提出“以探空火箭练兵，高空物理探测打基础，不断探索卫星发展方向，筹建空间环境模拟实验室，研究地面跟踪接收设备”的具体方针。
“651”任务时期
1965年至1968年为“651”任务时期。
1964年，中国经济形势开始好转，东风2号中程导弹发射成功，标志着中国基本上具备了发射人造地球卫星的能力。
1964年6月东风2号导弹发射成功
1965年1月8日钱学森报告建议研制卫星
东风2号导弹发射成功
1964年12月27日，中国三届人大会议期间，赵九章致信周恩来总理，提交开展卫星研制工作的建议。
1965年1月8日，钱学森也写信给国防科委主任聂荣臻副总理，认为已有条件考虑卫星研制问题。1965年一季度，周恩来批示中国科学院提出具体方案（“651”后来被定为卫星任务代号）。
1965年5月，中央专委决定中国科学院负责卫星工程总体设计和技术抓总。周恩来总理指示科学院拿出第一颗人造卫星具体方案。负责卫星总体组的钱骥（即卫星方案总体负责人之一），带领年轻的科技工作者很快便拿出了初步方案，归纳为三张图一张表：用红蓝铅笔画成的卫星外形图、结构布局图、卫星运行星下点轨迹图和主要技术参数及分系统组成表。该方案先后拿到文津街３号科学院院部和国防科委大楼，分别向张劲夫等科学院领导和罗舜初等国防科委领导作了详细汇报，并由钱骥等直接向周恩来总理作了汇报。当周总理知道钱骥姓钱时风趣地说：我们的卫星总设计师也是姓钱啊，我们搞尖端的，原子、导弹和卫星，都离不开“钱”啊。
1965年7月1日，中科院受国防科委委托向中央专委呈报《关于发展中国人造卫星工作的规划方案建议》，就发射人造卫星的主要目的、十年奋斗目标和发展步骤、中国第一颗人造卫星可供选择的3个方案、卫星轨道选择和地面观测网的建立、重要建议和措施等5个问题作了论述。《建议》同时明确了任务分工：卫星工程总体及卫星总体由中科院负责；运载火箭由七机部八院负责（1967年改为由一院负责）；地面观测、跟踪、遥控系统以四机部为主、中科院配合。
1965年8月2日，中央专委批准该规划方案，卫星研制正式立项，确定由国防科委负责组织协调，同意在中国科学院内设立一个卫星设计院（代号“651”设计院），原“581”任务改为“651”任务。中科院决定成立三个组织：卫星工程任务领导小组，组长谷羽、副组长杨刚毅、赵九章；成立卫星总体设计组，组长赵九章，副组长郭永怀、王大珩；成立卫星工程任务办公室，主任陆绶观。
1965年10月20日至11月30日，中国科学院受国防科委委托主持召开了中国第一颗人造地球卫星的方案论证会（代号“651”会议）。参加会议的有国防科委、国防工办、国家科委、有关军兵种、有关工业部、发射试验基地、军事医学科学院和中国科学院所属单位的代表120名。中科院代表钱骥报告了中国第一颗人造卫星总体方案、卫星本体方案设计提纲。七机部代表报告了运载工具方案设想。根据四机部的建议，由中国科学院代表报告了地面系统方案设想。
“651”会议上确定：中国第一颗人造卫星为科学探测性质的试验卫星，其任务是为发展中国的对地观测、通信广播、气象等各种应用卫星取得基本经验和设计数据；发射时间定在1970年；成功的标志是“上得去、抓得住、听得见、看得见。”会上较为保密论证的一个议题，便是中国第一颗卫星重量如何确定。该问题涉及到导弹武器的水平。因为早期发射卫星的运载工具，都是在导弹的基础上发展起来的，放卫星实质上是展现一个国家的军事实力。虽然中国卫星工程起步较晚，但专家们都认为中国的起点要高，第一颗卫星在重量、技术上要做到比美、苏第一颗卫星先进。苏联第一个卫星重量83.6千克，美国的第一颗卫星只有8.2千克。会议最后确定中国第一颗卫星为100千克左右（实际上，最后上天时是173千克）。
1965年8月，周总理主持中央专委会议，原则批准了中国科学院《关于发展我国人造卫星工作规划方案建议》确定将人造卫星研制列为国家尖端技术发展的一项重大任务，并确定整个卫星工程由国防科委负责组织协调，卫星本体和地面检测系统由中国科学院负责，运载火箭由七机部、卫星发射场由国防科委试验基地负责建设。因该研制项目是1月份钱学森报告正式提出建议，国家将人造地球卫星工程的代号正式定名为“651”任务。全国的人、财、物遇到“651”均开绿灯，中国卫星就从全面规划阶段，进入工程研制阶段。
1966年1月25日正式成立了中国科学院卫星设计院，任命赵九章为院长，杨刚毅为党委书记。中国科学院卫星设计院代号“651设计院”，公开名称“科学仪器设计院”，赵九章负责东方红一号卫星总体方案设计等工作。
1967年12月，国防科委召开第一颗人造卫星研制工作会议，审定了总体方案和各分系统方案，正式命名中国第一颗人造卫星为东方红一号。
1968年1月，国家正式批准了东方红一号人造地球卫星的研制任务书。
1968年至1970年为人造卫星抓总工作体制的大调整时期。
1967年初，面对“文化大革命”的动荡局面和对卫星研制的冲击，周恩来总理与聂荣臻副总理采取了一系列措施，宣布：在各卫星研制单位不开展“文化大革命”的“四大”（即大鸣、大放、大字报、大辩论），并从许多单位抽调出精兵良将，把分散在各部门的研究力量集中起来，实行统一领导，使科研生产照常进行，保证中国第一颗卫星的如期发射。由于人造卫星是大型系统工程项目，以中国的实际国情，必须集中力量、形成拳头、进行突破。解决人造卫星研制的体制问题，成为必须解决的主要矛盾。钱学森认识到，有必要建立一个专门的机构。
1967年5月，聂荣臻听取了钱学森关于组建“人造卫星、字宙飞船研究院”问题的汇报并予以支持。
1967年10月25日，毛泽东批准聂荣臻关于国防科委体制调整、改组方案的报告。
1968年2月20日，经中国共产党中央委员会批准，中国人民解放军第五研究院（后改名中国空间技术研究院，即中国航天科技集团五院）正式成立，钱学森任五院首任院长。同时，中国科学院把卫星工程和有关卫星研制的机构全部移交国防科委建立空间技术研究院，此后在各型卫星研制工作中，中国科学院有关各所仍继续承担协作配套任务，并开展卫星应用研究。
空间技术研究院建院之初，研制卫星所需的物质条件十分缺乏，如测试设备少，试验设备不齐，加工设备不足等等。卫星制造厂是由科学仪器厂转产的，在人员、技术、设备和管理方面都面临很多困难。铆接，是卫星制造中必不可少的一道工序。可当时卫星厂未干过，在卫星的初样和试验阶断，没有铆枪，更没有固定工件的桁架，工人们就靠一把小锤，用自己的身体当桁架，将铆钉一个个敲上去。就是在这样的条件下，卫星厂解决了铆接、阳极化电抛光、光亮铝件大面积镀金、铝件热处理等多项工艺问题。为了检验设计的正确性与合理性，“东方红一号”卫星从元件、材料，到单机分系统以至整星都要在地面进行多种环境模拟试验。
1968年2月，为避免“文化大革命”对卫星研制的冲击，中科院东方红一号研制队伍5000多人、试验基地、科研设施、工厂，以及研制任务本身，全部移交国防科委新成立的第五研究院，首任院长钱学森向聂荣臻推荐孙家栋担任卫星技术总负责人，继续完成正样星研制。
1968年夏季，因为东方红一号卫星发射场预定发射卫星的时间气候寒冷，而卫星厂又没有符合要求的试验场地，“热控试样星”的试验在中国人民解放军海军后勤部的一个冷库中进行的。很多的困难都是靠科技人员因陋就简、土法上马、群策群力解决的。
发射“东方红一号”卫星的“长征一号”火箭由一二级液体火箭和第三级固体火箭组成，第一、二级负责把“东方红一号”卫星送到入轨点，第三级的任务负责给卫星加速达到超过第一宇宙速度，把卫星送入轨道，围绕地球正常运行。
1969年6月，发射“东方红一号”用的固体火箭发动机正式交付，一台备份发动机也同时制造完成。7月6日，两台发动机运到北京总装车间。
1970年1月30日，供预期飞行试验用的两级火箭发射成功，表明中国已具备发射卫星的能力。
东方红一号卫星由结构、温控、能源、《东方红》音乐装置和短波遥测、跟踪、天线等分系统及姿态测量部件等组成，主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层和大气层密度。
1965年8月2日中央专委正式批准东方红一号卫星研制立项，同时提出卫星总体技术方案括为“上得去、抓得住、听得见、看得见”。
上得去
为保证东方红一号卫星能够进入预定轨道，中国在长征一号火箭的第三级上试制安装了新研制的固体火箭。固体发动机有力一推使东方红一号卫星按照方案设计进入轨道，中国固体火箭从研制启动到发射成功，只用了3年时间。
抓得住
“抓得住”是指卫星发射后的跟踪测量。测量方式以无线电观测为主，光学观测为辅。当时可供选择的无线电设备有单脉冲雷达、比相干涉仪、多普勒测速仪。用前两种设备测轨方法比较成熟，但造价昂贵，对地面建站要求高；多普勒测速仪造价低廉，但对跟踪精度和计算方法无把握。为了摸清情况，中国科学院专门组织专家进行了模拟计算，最终采用了测控专家陈芳允提出的跟踪测轨方案。
看得见
“看得见”即在地球上的观测人群能用肉眼看见卫星。东方红一号卫星直径只有1米，为了使地面“看得见”，技术人员把卫星外形设计成由72面体组成的一个球体，是使卫星在轨运行时能闪光，因为该卫星是采用自旋稳定方式稳定，所以当它转起来以后，由于角度不同，就会产生一闪一闪的效果，这样在地面就比较容易观测。
但由于卫星太小，在天气不好时仍看不见卫星，因为实际上卫星本体的亮度只有六等星左右。所以火箭设计人员又在第三级火箭上加上“观测裙”，可使末级火箭的亮度提高，便于人们观看。在东方红一号上天后，遵照周恩来总理的要求，中国对东方红一号卫星飞经各国首都上空的时间进行了预报，以便各国观测，在当时引起许多国家的强烈反响。
听得到
“听得到”即让中国和全世界都能用一般的收音机收听中国第一颗卫星发送的声音。《东方红》乐音的接收、转播系统，是中国第一颗卫星独有的系统。卫星播发的《东方红》乐音，是采用电子线路产生模拟铝板琴声奏出。乐音装置的第一批正样产品是1968年上半年在重庆一家工厂生产的，由于当时生产秩序极不正常，产品中许多元件出现虚焊现象。最后上天的产品是由上海科学仪器厂重新生产的。发送《东方红》乐音采用1台发射机交替发送。由卫星播发，然后采用大型地面站接收，再通过广播电台转播实现。
东方红一号卫星外形为近拟球体的72面体，直径约1米，质量为173千克，采用自旋姿态稳定方式，转速为120转/分，利用太阳角计和红外地平仪测定姿态。
东方红一号仪器舱为圆柱形，安装在卫星中部。在舱罩与底盘的连接部位装有密封圈，以保证仪器舱的密封。仪器舱底座是卫星的主要承力结构件，也是卫星与运载火箭连接的重要部件。它既承受卫星自身的重量，在发射过程中，又要承受运载火箭的推力。根据“651”任务总的安排，由中科院化学所负责卫星仪器舱底座和卫星用密封圈的研制。仪器舱底座，采用了当时国内、国外都属先进的复合材料制造。由于底座结构形状复杂，制造上有一定难度。该底座经东方红一号卫星使用，承受了卫星的主要载荷，且经历超重、噪声、空间辐照等严酷的环境，圆满地完成了任务。在第二颗卫星“实践一号”上，也使用该底座，承载重量有增加，底座仍完成了承载任务。
温度环控
东方红一号卫星在轨运行时，为保证卫星仪器舱内正常工作的温度环境，1965年，中科院有机所和硅酸盐所分别负责研制有机温控涂层和无机温控涂层。有机所为东方红一号卫星研制成一种高辐射有机温控涂层，涂于卫星壳体的内表面，以起绝热作用；硅酸盐所为东方红一号卫星研制成用于卫星外蒙皮的无机温控涂层，采用电化学阳极氧化方案。
东方红一号卫星参数
基本参数
卫星形体
近似球形72面体
质量
173千克
直径
1米
稳定方式
自旋状态稳定
空间转速
120转/分钟
外壳材料
温控处理铝合金
短波天线
4根2米鞭状天线
播送频率
20.009兆周
轨道参数
近地点
441千米
远地点
2368千米（2286千米）
椭圆轨道倾角
68.44度
运行周期
114分钟
1970年4月1日，东方红一号卫星在先后完成空间模拟实验和地面测控跟踪系统之后，装载卫星和火箭的专列秘密抵达位于酒泉的卫星发射基地。
1970年4月17日，“长征一号”运载火箭和东方红一号卫星顺利进入2号发射阵地。4月18日，火箭与卫星开始垂直测试；19日，各分系统测试，一切准备就绪。
1970年4月24日3点50分，周恩来总理电话告知国防科委副主任罗舜初：毛泽东主席已经批准这次发射，希望大家鼓足干劲，过细地做工作，要一次成功，为祖国争光。
1970年4月24日21时35分，东方红一号卫星由“长征一号”运载火箭从酒泉卫星发射场发射升空，10分钟后，卫星顺利进入轨道。《东方红》的乐曲从太空传到了世界各地，中国成为世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。
1970年4月25日18点，新华社授权向全世界宣布：1970年4月24日，中国成功地发射了第一颗人造卫星，卫星运行轨道的近地点高度439千米，远地点高度2384千米，轨道平面与地球赤道平面夹角68.5度，绕地球一圈114分钟。卫星重173千克，用20.009兆周的频律播送“东方红”乐曲。
东方红一号卫星的主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层和大气层密度。由于电池寿命有限，卫星工作28天（设计寿命20天）。在此期间，卫星把遥测参数和各种太空探测资料传回地面。
1970年5月14日，东方红一号卫星停止发射信号；但卫星的轨道寿命并没有结束，东方红一号卫星仍在太空运行。
2009年2月，东方红一号卫星还运行在近地点430千米、远地点2075千米的轨道上。
2021年6月24日，中国首颗人造卫星东方红一号，迄今仍在轨运行。
1978年，东方红一号多普勒测速定轨系统获全国科学大会奖。
1980年和1981年，东方红一号采用的无机温控涂层和有机温控涂层技术，先后分别获得国家发明奖三等奖。
1985年，东方红一号卫星获得中国首次颁发的科技进步特等奖。
设航天日
东方红一号卫星发射成功，拉开了中国人探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕。中国国务院批复同意自2016年起，将每年4月24日设立为“中国航天日”，旨在宣传中国和平利用外层空间的一贯宗旨，大力弘扬航天精神，科学普及航天知识，激发全民族探索创新热情，唱响“发展航天事业、建设航天强国”的主旋律，凝聚实现中国梦航天梦的强大力量。
纪念邮票
1986年2月1日，为了纪念中国航天事业30周年，中国邮政发行一套6枚《航天》特种邮票，第一枚邮票图案为“乐声环宇——东方红一号卫星”。
2020年4月24日，在第五个中国航天日，中国邮政发行《中国第一颗人造地球卫星发射成功五十周年》纪念邮票一套1枚，全套面值1.20元。
东方红一号卫星研制发射是一项系统工程，包括研制运载火箭、建设发射场、研制卫星本体和卫星所携带的科学仪器、建立地面观测网等。东方红一号在攻克了结构系统、热控系统和能源系统、乐音装置及短波遥测系统、跟踪系统、天线系统和科学探测系统等一系列技术难关的基础上研制成功。东方红一号成功升空运行为中国航天事业的发展奠定了扎实的基础和提供了宝贵的经验。
东方红一号升空在中国航天史上具有划时代的意义，使中国成为继苏联、美国、法国和日本之后，第5个完全依靠自己的力量成功发射卫星的国家，大大提高了中国在世界上的威望。东方红一号不仅全部达到了设计要求，而且质量比前4个国家发射的第1颗卫星质量总和还多29.8千克，其中苏联（83.6千克）、美国（8.2千克）、法国（38千克）和日本（9.4千克）。同时，在卫星的跟踪手段、信号传输形式和星上温控系统等技术领域，东方红一号也都超过了上述国家第1颗卫星的水平。由于能源系统的保证，东方红一号上的各种科学仪器实际工作时间远远超过了设计要求，取得了大量的工程遥测参数，为后来的卫星设计和研制工作提供了重要依据。
东方红一号卫星的成功发射是中国航天史上的一座丰碑，是中国人民自力更生、艰苦奋斗精神的生动写照，有力证明了中国社会主义制度集中力量办大事的优势。（人民网、腾讯网、中央纪委国家监委评）
