Od końca lat 50. instytut uczestniczył w badaniach kosmicznych: wspólnie z OKB Siergieja Korolowa wykorzystywano rakiety balistyczne z eksperymentalnymi modelami hipersonicznymi, które osiągały wysokości 100–500 km i powracały w atmosferę. LII prowadził również szeroki program badań systemów podtrzymania życia i ratownictwa dla statków „Wostok”, „Woschod” i „Sojuz”. Pierwsza grupa kosmonautów, w tym Jurij Gagarin, szkoliła się w laboratoriach instytutu na symulatorze opracowanym przez jego specjalistów. W kolejnych latach LII uczestniczył w programie „Spiral” oraz projekcie „Energia – Buran”.

Główną infrastrukturą instytutu jest lotnisko doświadczalne w Żukowskim z pasem startowym o długości 5403 m – jednym z najdłuższych w Europie. Rozważano je jako alternatywne miejsce lądowania dla wahadłowca „Buran”. Od 1992 r. na terenie LII odbywają się międzynarodowe salony lotniczo-kosmiczne MAKS.