Jusqu'en 2003 trois organismes de recherche japonais interviennent dans le domaine du spatial:
l'Institut des sciences spatiales et astronautiques (ISAS) qui développe les satellites scientifiques et les sondes spatiales mis en orbite par des lanceurs légers développés par cette organisation.
l'Agence nationale de développement spatial du Japon (NASDA), spécialisée dans les applications spatiales mais également responsable des lanceurs lourds et du programme spatial habité japonais (module Kibō de la Station spatiale internationale, entraînement des astronautes).
le Laboratoire national aérospatial du Japon (NAL), organisme de recherche dans le domaine de l'aéronautique.
Elle est créée le 1er octobre 2003 par la fusion des trois organisations japonaises intervenant dans le domaine spatial : l'ISAS, la NASDA et la NAL. La JAXA est l'organisation chargée du développement programme spatial japonais. Son domaine d'intervention inclut le développement, le lancement et la mise en œuvre de lanceurs, des satellites d'application civils, des satellites scientifiques (télescopes spatiaux, sondes spatiales) et des satellites militaires.
En 2001 le gouvernement Koizumi I décide d'une grande réforme du secteur public. Une des conséquences est la fusion du Ministère de l’Éducation auquel est rattaché l'ISAS et du Ministère pour la Technologie dont dépendent la NASDA ainsi que le NAL (organisme de recherche aérospatial). Le 1er octobre 2003 le Ministère de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie (MEXT) qui résulte de cette fusion décide de regrouper les activités de l'ISAS, la NASDA et le NAL au sein d'une agence unique, l'Agence d'exploration aérospatiale japonaise. L'année de cette réorganisation la NASDA dispose d'un budget de 1,11 Mds € et emploie 1090 personnes, l'ISAS qui emploie 294 personnes dispose d'un budget de 139 M€ et le NAL dispose de 176 M€ et occupe 417 personnes. Ces sommes ne représentent pas l'ensemble du budget spatial puisque d'autres ministères allouent aux agences des budgets spatiaux pour couvrir leurs besoins propres (représente environ 40 % du budget total en 2012). Un président issu du secteur privé des télécommunications, Keiji Tachikawa (en), est nommé en 2004 et met en place une nouvelle distribution des taches qui se caractérise par un rôle accru du secteur privé. C'est ainsi que toutes les activités de lancement de la fusée H-IIA sont transférées à son constructeur Mitsubishi Heavy Industries tandis que le développement du lanceur de moyenne puissance GX et du système de positionnement par satellite QZSS est amorcé dans le cadre d'un partenariat privé/public . En 2005 la JAXA présente un document cadre qui précise les objectifs de l'agence pour les deux décennies à venir
