1949年美国总统在卡纳维尔角设立了实验导弹的联合长距离试验场。这个地方对这样的实验非常有利,因为导弹可以飞向大西洋,而且它比美国其它任何地方离赤道都要近,在赤道附近火箭可以利用地球自转的加速度。美国的第一次亚轨道火箭飞行是在卡纳维尔角获得成功的。
1951年美国空军在巴那那河海军空军基地附近建立了空军导弹测试中心。苏联的卫星1号发射成功后美国的第一颗人造卫星,海军的前卫一号于1957年12月6日发射成功。1958年国家航空航天局成立,卡纳维尔角被改造为一个重要发射场。红石火箭、木星中程导弹、木星-C火箭、潘星导弹、北极星导弹、雷神火箭、大力神火箭、泰坦火箭和民兵导弹都是在这里成功试验的。雷神后来成为今天主要使用的三角翼火箭的基础,三角翼火箭是1962年7月1日运载Telstar卫星时首次启用的。
登月计划被宣布后,卡纳维尔角的操作范围增大扩展到了邻近的梅里特岛上。1962年国家航空航天局开始买地,通过购买它获得了340平方公里,又通过与佛罗里达州的谈判获得了226平方公里。1962年7月这里被命名为发射操作中心。1963年11月,为纪念刚刚被刺杀的约翰?肯尼迪总统,它被改名为约翰?肯尼迪航天中心。环绕的卡纳维尔角也被改名为肯尼迪角,但当地人对这个新名字不满,因此1973年它又被改回去了。
登月计划共分三个阶段:水星计划、双子座计划和阿波罗计划。水星计划的目标是将人送上地球轨道后再将他们接回来。这个计划于1957年10月开始,使用的是大力神火箭,运载的是水星负荷。一开始的试验使用的是红石火箭,它们将宇航员送到亚轨道飞行,其中包括1961年5月5日艾伦?谢泼德和7月21日维吉尔?格里森的15分钟的的飞行。第一位被大力神运载的宇航员是约翰?格伦,他的飞行是在1962年2月20日进行的。
通过水星计划的经验,美国设置了装载两人的双子座运载舱,发射火箭是泰坦二号火箭。第一次双子座发射是在1965年3月23日,宇航员是约翰?杨和弗吉尔?格里森。双子座四号是第一次宇航员登出飞行器的试验,宇航员是爱德华?怀特。从肯尼迪航天中心共起飞过12次双子座飞船。
阿波罗计划使用的是三级的土星5号火箭(高111米,直径为10米),制造厂是波音(第一级)、北美航空工业公司(引擎和第二级)和道格拉斯飞机公司(第三级)。北美航空工业公司还制造了指挥和服务舱,登月舱是由格鲁曼飞机工程公司制造的。IBM、麻省理工学院和通用电气公司提供仪表。
肯尼迪航天中心的新发射中心,39号发射中心共耗费了8亿美元。它包括一个能够同时组装4个土星5号火箭的组装建筑物,一个能够运输5440吨的运输设施,一个136米高的服务结构和一个控制中心。整个建设于1962年11月开始,发射场于1965年10月完工,组装建筑物于1965年6月完工,基础建设与1966年底完成。从1967年到1973年从39号发射中心共发射了13颗土星5号火箭。
39号发射中心启用以前在34号发射中心进行了一系列的土星1号和土星1B的试验。1967年1月27日发生的阿波罗-土星204号(阿波罗1号)的大火造成三名宇航员丧身就是在34号发射中心发生的。
土星5号的试验飞行(阿波罗4号)是在1967年10月30日进行的,第一次载人飞行(阿波罗7号)是1968年10月11日进行的。1968年12月24日和25日阿波罗8号绕月球环绕了10圈。阿波罗9号和阿波罗10号测试登月舱。阿波罗11号于1969年7月16日起飞,7月20日在登月。此后所有的阿波罗飞船都是从肯尼迪航天中心起飞的,一直到1972年12月的阿波罗17号。
空军决定对能够提升重负载的泰坦火箭进一步改进,为此他们在肯尼迪航天中心以南建立了卡纳维尔角空军40号发射中心和卡纳维尔角空军41号发射中心来发射空军的泰坦3号和泰坦4号火箭。泰坦3号的负载与土星1B的差不多,但要便宜得多。这两个发射中心被用来发射间谍、通讯、气象卫星和国家航空航天局的行星探测器。本来空军还打算进行自己的载人飞行,但这些计划后来被取消了。
肯尼迪航天中心在阿波罗计划的同时,继续研究非载人火箭。1966年5月30日从卡纳维尔角空军36号发射中心一枚大力神-半人马火箭发射了美国第一颗在月球上软着陆的探测器。此后从这里还发射了另外5颗月球探测器。从1974年到1977年大力神-半人马火箭成为国家航空航天局重负载火箭,用它从借给国家航空航天局的41号发射中心发射了海盗计划和旅行者计划的探测器。后来从这里还发射了美国最强大的不载人火箭土星4号。
1973年土星5号火箭也是将天空实验室送入轨道的运载火箭。为了适应土星1B的发射,39B号发射场被稍微改变。1973年从这里发射了三次载人赴太空实验室的飞行。1975年从这里发射了阿波罗-联盟测试计划。
肯尼迪航天中心也是航天飞机的发射场和降落地。哥伦比亚号航天飞机是1981年4月12日首次发射的。1986年1月28日挑战者号航天飞机在发射过程中爆炸被毁后到1988年9月29日航天飞机的发射一度中断。
2004年9月,肯尼迪航天中心部分结构被弗朗西斯飓风摧毁。飞行器组装建筑物的南边和东边有一千多块1.2×3米大的瓦片被揭落,使得整个建筑物3700平方米被暴露在外面。航天飞机防热瓦的生产工厂也遭破坏,部分屋顶被揭开,内部受到严重水害。