Сложно переоценить участие ВИАМ в покорении космоса. Полет Юрия Гагарина положил начало новой эре пилотируемой космонавтики. На покорение космоса работали лучшие специалисты из десятков отраслей, в числе первых – сотрудники ВИАМ. Созданные ими материалы и технологии сыграли большую роль в реализации космического проекта. Безусловно, создание и запуск легендарного корабля-спутника «Восток» – выдающееся событие в развитии космонавтики. Однако фактически путь в космос был открыт на три года раньше полета Гагарина. 4 октября 1957 года на околоземную орбиту был выведен первый искусственный спутник. Аппарат был изготовлен из разработанного в ВИАМ алюминиевого сплава АМг6. Спутник выведен на орбиту ракетой Р-7 с двигателями РД-107 и РД-108, создание которых, по заявлению генерального конструктора В.П. Глушко, было бы невозможным без материалов ВИАМ.
При создании космического корабля «Восток» институт был определен исполнителем по созданию жаропрочных материалов и теплозащитных покрытий.
Специалисты ВИАМ внесли большой вклад в создание светофильтров иллюминаторов и гермошлемов скафандров космонавтов. Использованные решения позволили осуществить выход космонавта А.А. Леонова в открытый космос. Для скафандра «Орлан-Д» были разработаны светофильтры из поликарбоната с комбинированным светофильтрующим покрытием из золота, сульфида меди и двух слоев лака. Они позволили надежно защитить лицо и глаза космонавтов от солнечной радиации. Всего институт поставил более 100 светофильтров различных типов.
С 1970-х годов в космической технике начали применяться полимерные материалы. Углепластики использовались в каркасах солнечных батарей, из них изготовлялись зеркала антенн, штанги, элементы интерьера. Из созданных в ВИАМ материалов ППИ-1 и ППИ-2 изготовлена теплозащита корпуса спускаемого аппарата станции «Венера-9».
При реализации всех отечественных космических программ применялись магниевые сплавы, разработанные в ВИАМ. Масса деталей из магниевых сплавов в аппаратах типа «Марс» составляет 5000 кг на каждое изделие. В конструкции аппаратов типа «Луна» применено 2700 кг, в аппаратах «Венера» – 1800 кг полуфабрикатов из магниевых сплавов.
Широкое применение в космической технике нашли и титановые сплавы, разработанные в ВИАМ. Их применение позволило значительно снизить массу и повысить прочность конструкций. В спускаемом аппарате «Венера» масса титановых конструкций составляет почти 90%.
За создание и разработку материалов для авиационно-космической техники ВИАМ награжден орденом Октябрьской Революции (1982 г.). Более 70-ти сотрудников института были отмечены государственными премиями, премиями Правительства СССР, премиями Ленинского комсомола, награждены орденами и медалями.