A finales de la década de los 80 del pasado siglo España modernizó sus estructuras de manera notable, y creó la base de lo que es el sistema actual de Ciencia y Tecnología. Las autoridades de la época fueron conscientes del importante déficit que teníamos en la contribución a las misiones científicas de la ESA, e impulsaron distintas medidas para corregirlo. Una de ellas fue la creación en 1990 del Laboratorio de Astrofísica Espacial y Física Fundamental (LAEFF) del INTA en las instalaciones de la ESA en Villafranca, cerca de Madrid. Su objetivo era atraer un grupo de científicos especializado en Astrofísica espacial que actuara de nexo entre la comunidad científica y los laboratorios tecnológicos de INTA, con el objetivo de garantizar una adecuada participación en la instrumentación de las misiones de la ESA. El entonces director de INTA, Enrique Trillas, impulsó asimismo el programa MINISAT01, que demostró la madurez de las industrias y de los centros públicos con el lanzamiento y posterior operación de un satélite científico liderado por INTA. El programa MINISAT sirvió de escuela para toda una generación de jóvenes científicos e ingenieros que desde entonces han asegurado la participación en todas las misiones científicas de la ESA.

El primer hito relevante fue el desarrollo de la OMC (Optical Monitoring Camera), liderado a nivel europeo porcientíficos del LAEFF y desarrollado por los ingenieros de INTA, en colaboración con varias empresas del sector y con otros centros de investigación internacionales. En el acto oficial de entrega del modelo de vuelo a la ESA, en septiembre de 2000 (tras 10 años de trabajo), Kai Clausen, Mission Manager de la ESA, incidió especialmente en que el éxito del programa fue posible gracias a la estrecha colaboración entre los científicos y los ingenieros que había posibilitado la estructura del INTA con la creación del LAEFF y posteriormente de la División de Ciencias del Espacio. OMC continúa en operaciones a bordo del observatorio INTEGRAL, tras más de 11 años de misión.   

Con el cambio de siglo, y tras la experiencia adquirida en la década anterior, se aprovechó el largo periodo de crecimiento económico para  mpulsar la participación en instrumentación espacial en colaboración con agencias internacionales, no sólo con ESA. INTA, junto con el pool de empresas aeroespaciales de la  Comunidad de Madrid, se convirtieron en socios fiables dentro de los consorcios internacionales, participando en varios proyectos científicos como ROSETTAOSIRIS o JWST-MIRI-MTS. Se abrieron nuevas líneas de actuación por parte de otros centros públicos, como el Observatorio Astronómico Nacional, que realizó una contribución muy relevante a los instrumentos de la misión Herschel, o el CIEMAT, que tuvo asimismo una contribución destacada en el instrumento AMS, operando actualmente en la Estación Espacial Internacional a la búsqueda de partículas cósmicas de muy altas energías.

Por otra parte, se creó el Centro de Astrobiología como instituto mixto entre el CSIC y el INTA (en el que posteriormente se incorporaría el antiguo LAEFF), para consolidar la estrategia de mantener en el mismo entorno científicos y tecnólogos especializados en Ciencias del Espacio. La apuesta del CAB por la exploración de entornos potencialmente habitables se plasmó en un acuerdo con NASA en virtud del cual se desarrolló la estación meteorológica REMS, actualmente operativa en la superficie de Marte a bordo del rover Curiosity.