虽然美太空军成立于2019年，但在2020年才开始逐步成形。美太空作战司令约翰·雷蒙德表示，其团队在2020年重点关注五方面工作：发展人员、发展条令、提出独立预算、设计部队和向联合司令部提供部队，并在这些领域都取得了长足进步。2020年，美太空军确定了太空作战负责人，新增了2500人入役，设立了第一个司令部，并开始了一系列采办改革的实施。

　　2020年，美太空发展局（SDA）确定了在国家太空事业中的职责：建立由数百颗近地轨道卫星组成的国防太空体系架构。该架构的核心，即天基网状网络，将作为联合全域指挥与控制的太空组成部分。

　　2020年8月，SDA授予约克太空系统公司9400万美元和洛克希德·马丁公司1.88亿美元的合同，分别为首个传输层建造10颗卫星。10月，SDA发布了首批8颗导弹跟踪卫星的合同，其中SpaceX获得1.49亿美元、L3Harris获得1.93亿美元的合同。

　　2020年8月，美太空军向SpaceX和ULA公司授予了国家安全太空发射合同，前者获得3.16亿美元，后者获得3.37亿美元。国家安全太空发射合同将在五年内（从2022到2027财年）为太空军和国家侦察局提供30余次卫星发射任务。根据该协议，ULA将负责60％的发射任务，SpaceX负责40%的任务。

　　2020年，美国诺斯罗普·格鲁曼公司及其全资子公司太空后勤公司在轨道上成功完成任务延寿飞行器1号（MEV-1）与国际通信卫星901（IS-901）的首次在轨对接，为后者提供延寿服务。虽然该任务是完全商业化的，但对军方有重大影响。继2月成功对接后，太空后勤公司宣布与美国防高级研究计划局就地球同步轨道卫星机器人服务（RSGS）项目建立合作关系，该项目正致力于制造首个带有机械臂的商业航天器，该机械臂可以进行维修、增强、组装，对已经在轨的其他航天器进行检查或重新安置。

　　2020年，俄罗斯政府进行了三次直接升空式反卫星导弹测试，该导弹可以摧毁近地轨道卫星。但比该测试更令人关注的是，美太空司令部（USSPACECOM）2020年7月宣布，俄罗斯的一颗卫星疑似向太空发射了一枚武器，对其他卫星和空间站系统构成威胁。

　　2020年，美陆军开展了“项目融合”活动，旨在通过人工智能、网络将传感器与射手联系起来，使陆军与联合部队进行整合。其中，卫星既被用作探测威胁的传感器，也被用作连接传感器和射手的网络。战术图像卫星是“项目融合”的主要组成部分。卫星拍摄战场图像后，将其数据下行链路至“泰坦”系统，然后使用人工智能处理图像以自动检测威胁，并向射手提供目标数据。陆军还利用近地轨道上新的商业卫星网络连接其系统。这些天基能力使数据从传感器传输到射手的时间大大缩短。