W październiku 2018 roku ESA wspólnie z JAXA wystrzeliła sondę BepiColombo do badań Merkurego. W grudniu 2019 roku wystrzelono teleskop do wykrywania planet pozasłonecznych. W lipcu 2023 roku na orbitę trafił teleskop badający ciemną energię i ciemną materię. W kwietniu 2023 roku wystrzelono sondę Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE), która zmierza do Jowisza, by zbadać jego lodowe księżyce.

Misje realizowane wraz z NASA ESA od lat współpracuje z NASA przy kluczowych misjach kosmicznych. W 1990 roku wyniesiono Kosmiczny Teleskop Hubble’a, w którym ESA uczestniczyła jako partner, zapewniając m.in. panel słoneczny i personel naukowy. W 1990 roku wystartowała także sonda Ulysses do badania aktywności słonecznej, której misja zakończyła się 30 czerwca 2009 roku. W ramach misji Cassini-Huygens ESA odpowiadała za lądownik Huygens, który w styczniu 2005 roku wylądował na Tytanie, największym księżycu Saturna. ESA jest również partnerem w misji Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, dostarczając spektrograf NIRSpec oraz część instrumentu MIRI;