马斯克所创办的“太空探索技术公司”（Space Exploration Technologies Corp.，简称：SpaceX）是一家民营航天制造和太空运输公司，总部位于加利福尼亚州霍桑，起始于2002年。其目标是降低太空运输的成本，并进行火星殖民。 SpaceX已经开发了猎鹰系列运载火箭及龙系列飞船，用于运送荷载至地心轨道，实现了许多航天机构都未曾达到的成就。

2008年，该公司设计、制造并发射了世界首个由私人投资的轨道级液体燃料火箭猎鹰1号。

2010年，首次成功将货运龙飞船送入低地球轨道并回收。

2012年，开始使用货运龙飞船为国际空间站运送货物，这也是历史上第一艘商业运营的货运飞船。

2015年12月，猎鹰9号一级助推器成功着陆回收，并在次年成功在海上着船回收。

2017年3月，SpaceX第一次重复使用猎鹰9号运载火箭助推器，并再次成功着陆回收，使猎鹰9号成为第一枚可以多次重复使用的液体燃料火箭。同年，马斯克宣布行星际运输系统改名为“Starship（星舰）”。

2018年2月，SpaceX使用猎鹰重型运载火箭将其创办人马斯克的特斯拉Roadster跑车送入地火转移轨道，这是第一家向深空日心轨道发射物体的私营公司，同时该火箭也成为现役运载量最大的火箭、史上最大的可重复利用火箭。

2019年，SpaceX开始建造庞大的低轨网络卫星系统“星链”，成为世界上最大的商业卫星运营商。

2020年5月，SpaceX成为历史上第一家实现轨道级载人航天的公司，11月SpaceX载人1号将首批4名乘客送往国际空间站，标志着商务航天的开始。如今，SpaceX已具备制造、发射、回收、复用运载火箭的能力，并且能够发射载人飞船以及卫星系统进入各种轨道，可算是是世界上首屈一指的私营航天企业。

2016年9月，首席执行官马斯克公布了行星际运输系统（ITS）的任务架构。这一私营投资项目的目标是研发太空飞行技术，用于载人行星际航行。

2020 年 1 月，星链（Starlink）星座成为有史以来发射的最大卫星群，也就是 SpaceX 开发的卫星互联网星座，以提供商业互联网服务。该公司还在开发星际飞船，这是由民间资助的、完全可重复使用的、用于星际太空飞行的超重型发射系统。 星舰计划一旦投入使用，将成为 SpaceX 的主要轨道飞行器，取代现有的 Falcon 9、Falcon Heavy 和 Dragon 舰队。

2022 年初，马斯克声称其“目标是每个月至少制造一个堆栈(飞船与火箭的组合体)，最终可能会每三天造一艘飞船。”，且达到有史以来建造的所有轨道火箭中最高的有效载荷能力。