W październiku 2002 roku wystrzelono INTEGRAL, teleskop gamma obserwujący czarne dziury i rozbłyski gamma, którego misja zakończyła się w lutym 2025 roku po ponad 22 latach pracy.
Aktualnie trwające Najdłużej działającą misją ESA jest XMM-Newton, teleskop rentgenowski wyniesiony w grudniu 1999 roku, który wciąż obserwuje wszechświat w ultrafiolecie i promieniowaniu rentgenowskim. Od czerwca 2003 roku na orbicie Marsa pracuje sonda Mars Express, która dostarczyła przełomowych danych o geologii i atmosferze Czerwonej Planety. W lutym 2008 roku na orbitę wyniesiono laboratorium kosmiczne Columbus, europejski moduł Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
W grudniu 2013 roku wystrzelono sondę astrometryczną Gaia, następczynię Hipparcosa, która tworzy najdokładniejszą trójwymiarową mapę Drogi Mlecznej. W listopadzie 2013 roku na orbitę trafiły trzy satelity Swarm badające pole magnetyczne Ziemi. Program ExoMars obejmuje orbiter Trace Gas Orbiter, który od 2016 roku bada atmosferę Marsa, oraz łazik Rosalind Franklin, którego start planowany jest na 2028 rok we współpracy z NASA.