自20世纪60年代以来，美国、苏联、俄罗斯、中国、日本等国总共实施了300多次航天器空间对接，其中苏联和俄罗斯进行的对接次数最多。目前完全独立拥有空间交会对接技术的国家有美国、俄罗斯和中国。
1966年3月，美国宇航员阿姆斯特朗和斯科特驾驶双子星座8号飞船，与经过改装的一个火箭第三级无人舱体，进行了人类历史上首次空间交会对接。
1969年1月，数名苏联宇航员分别驾驶联盟4号和联盟5号飞船，首次实现两艘载人飞船交会对接。同年7月，美国阿波罗11号飞船的宇航员在完成首次登月后，乘坐登月舱与环月轨道内的母船对接，从而得以返航。
1971年4月，苏联研制的世界第一个空间站礼炮1号升空。6月，3名苏联宇航员驾驶飞船与其对接并首次进入空间站，在站内连续工作24天。
1975年7月，美国阿波罗18号飞船与苏联联盟19号飞船对接，美苏宇航员互访并共同开展数项实验，为当时的冷战带来些许缓和气氛。
1986年2月，苏联发射首个第三代永久型空间站和平号。同年6月，苏联宇航员驾驶飞船脱离礼炮7号空间站并与和平号对接，首次实现飞船在两个空间站间转移飞行。自1987年3月起，和平号先后与5个科研太空舱对接，形成总重约137吨的天外“基地”。
1995年6月，美国阿特兰蒂斯号航天飞机与和平号空间站首次对接，双方总共10名宇航员一同工作5天，合作开展了多个项目。这一行动在很大程度上促进了国际空间站的建设，推动了航天技术发展。
1998年7月，日本首次利用遥控技术使在轨飞行的一颗科学卫星携带的两颗子卫星分离，不久后又使子卫星们对接。
1998年12月，俄罗斯的曙光号功能货舱与美国团结号节点舱在轨对接，组成了国际空间站核心构件。在此后12年里，国际空间站先后接纳15个主要舱体，其中多数通过对接相连。目前，其主体架构长约90米，总重约400吨。
由于早期技术不成熟，航天器交会对接故障和事故并不罕见。仅以苏联、俄罗斯为例，其在1960年至2008年间总共发射联盟和进步系列飞船190艘，发生交会对接故障15次。迄今最严重的一次事故，是1997年6月一艘俄货运飞船在重新对接时，把和平号空间站的光谱舱撞出一个小洞，导致站内气压下降，光谱舱关闭。
