3 октября 1960 года образован Центр управления полетами (ЦУП); ныне — научно-исследовательское подразделение Центрального НИИ машиностроения (ФГУП ЦНИИмаш) Федерального космического агентства России.

ЦУП обеспечивает практическое управление полётами космических аппаратов разных классов: пилотируемых орбитальных комплексов, космических кораблей, автоматических межпланетных станций и искусственных спутников Земли. Одновременно он ведёт научные и проектные исследования и разработку методов, алгоритмов и средств решения задач управления, баллистики и навигации, а также занимается экспертизой космических проектов по направлению своих работ.

Вопрос об оперативной обработке информации, получаемой наземными станциями слежения с борта космических аппаратов, остро встал сразу после запуска в СССР 4 октября 1957 года первого в мире искусственного спутника Земли (ИСЗ). Для решения этой проблемы в Государственном союзном научно-исследовательском институте № 88 (ныне ЦНИИ машиностроения) был создан вычислительный центр (ВЦ НИИ-88).

Первое штатное расписание ВЦ НИИ-88 было утверждено 3 октября 1960 года, и в том же месяце его приняли в эксплуатацию. На ВЦ и баллистическое подразделение НИИ-88 были возложены функции баллистического центра отрасли (БЦ-2), который совместно с баллистическими центрами Министерства обороны (БЦ-1) и Академии наук СССР (БЦ-3) начал участвовать в обеспечении управления полётами космических аппаратов. С 1964 года ВЦ НИИ-88 решает задачи информационного обеспечения Государственных комиссий по лётно-конструкторским испытаниям космической техники, а также задачи приёма, обработки и отображения баллистической и телеметрической информации.

В 1965 году ВЦ НИИ-88 был преобразован в координационно-вычислительный центр (КВЦ). В перечень его функций было включено выполнение комплекса работ, определяющих процесс обеспечения управления космическими аппаратами.

Баллистический центр, вошедший в состав КВЦ, стал головным по автоматическим межпланетным станциям ("Венера", "Марс") и ИСЗ народнохозяйственного и научного назначения ("Метеор", "Протон" и др.), выполнял функции дублирующего БЦ по пилотируемым программам (корабли "Союз", станция "Салют").

В 1973 году для обеспечения реализации совместного с США экспериментального проекта "Союз-Аполлон" на базе КВЦ создан Советский центр управления полётом. С 1977 года на этот Центр были возложены задачи по управлению полётами всех отечественных космических кораблей, пилотируемых орбитальных и автоматических межпланетных станций.

В 1986-2001 годах ЦУП работал с пилотируемой орбитальной станцией "Мир", обеспечивая управление её полётом, включая завершающий этап управляемого схода с орбиты в заданный район акватории Тихого океана.

ЦУП обеспечил управление пилотируемыми полётами по программе "Интеркосмос" на орбитальную станцию "Салют-6" и полётами на станции "Салют-7" и "Мир" международных экипажей с участием космонавтов Франции, Индии, Сирии, Болгарии, Афганистана, Японии, Великобритании, Австрии, Германии, Европейского космического агентства, США и Словакии.

Он также занимался управлением автоматическими межпланетными станциями — полёты к Луне, Венере, комете Галлея, к Марсу и его спутнику Фобосу.

В 1987 году в составе ЦУП был создан центр управления для обеспечения лётно-конструкторских испытаний универсальной ракетно-космической транспортной системы (УРКТС) "Энергия-Буран". В 1988 году из этого центра осуществлялось управление полётом космического корабля многоразового использования "Буран".

С 1998 года бывший "бурановский" центр управления после переоборудования и модернизации работает по программе Международной космической станции (МКС).

При реализации международных проектов в ЦУП работают группы поддержки из специалистов стран-участниц. В связи с началом работ по МКС в ЦУП развёрнут сектор управления американскими модулями, которые входят в состав станции. Задачей специалистов НАСА, работающих в этом секторе, является проведение операций по управлению полётом американского сегмента станции в случае выхода из строя ЦУП США (Хьюстон, штат Техас). Аналогичный сектор развёрнут российскими специалистами в американском ЦУП.

В 1995 году в ЦУП был создан Информационно-аналитический центр координатно-временного и навигационного обеспечения (ИАЦ КВНО), который в 2007 году вышел из состава ЦУП и стал самостоятельным Центром в составе ЦНИИ машиностроения.

В 1999 году в ЦУП был создан сектор управления космическими аппаратами социально-экономического и научного назначения.

В 2000 году ЦУП был определён головной организацией по новому направлению — созданию автоматизированной системы сбора, обработки, анализа и передачи информации о космических объектах техногенного и естественного происхождения в околоземном космическом пространстве.

ЦУП в процессе работы взаимодействует со службами космодрома, командно-измерительного и поисково-спасательного комплексов, Центром подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина, с академическими и отраслевыми научно-исследовательскими организациями, разработчиками космической техники, а также с представителями средств массовой информации.

Он является основным звеном управления космическим аппаратом с момента выведения его на орбиту и до окончания активного функционирования.

ЦУП работает круглосуточно, без выходных. Он постоянно следит за состоянием бортовых систем космических аппаратов, за самочувствием членов экипажа, безопасностью полета, упреждая и предотвращая появление критических ситуаций.

Вся информация от космических аппаратов поступает в ЦУП через станции слежения по наземным и спутниковым каналам. Обработка, анализ и отображение информации производятся в реальном масштабе времени.

Технические возможности ЦУП, программно-аппаратное оснащение и квалификация персонала позволяют одновременно обеспечить управление 10-15 космических аппаратов по нескольким различным программам.

В настоящее время из ЦУП ЦНИИмаш осуществляется управление российским сегментом Международной космической станции, пилотируемыми кораблями "Союз", грузовыми кораблями "Прогресс", космическими аппаратами (КА) оптико-электронного наблюдения "Ресурс-ДК1" и "Ресурс-П"№1, гидрометеорологическими КА "Электро-Л" и "Канопус-В"№1, КА космической системы ретрансляции информации "Луч-5А", "Луч-5Б" и "Луч-5В".