Le CNES travaille en collaboration avec Arianespace (Évry (Essonne)) et l'Agence spatiale européenne (ESA), sur cinq domaines d'activité :
1. l'accès à l'espace ;
2. les applications opérationnelles et commerciales (travaux sur différents programme spatiaux : spot — ERS 1 — METEOSAT PLEIADES ;
3. les activités liées à la défense et à la surveillance globale de l'environnement et la sécurité ;
4. les programmes scientifique ;
5. la coordination de la politique de l'industrie spatiale française.
Le siège du CNES est situé à Paris : les équipes au siège proposent puis mettent en oeuvre la politique spatiale de la France au sein de l'Europe, et définissent les grandes orientations stratégiques de l'entreprise et les programmes prioritaires.
Le Centre national d'études spatiales est à l'origine de quantité de projets spatiaux, même si ce n'est pas lui qui fabrique les lanceurs ou le satellites. Dans le cas des lanceurs, après avoir conçu la filière Ariane, le Cnes agit aujourd'hui comme autorité de conception et de qualification pour le compte de l'Etat français qui est l'Etat de lancement.
Le Cnes joue aussi le rôle d'assistant au maître d'ouvrage, l'Agence spatiale européenne pour les nouveaux développements.
Le Cnes est l'un des concepteurs du système Cospas-Sarsat, programme international de recherche et sauvetage de véhicules maritimes, aéronautiques ou terrestres en tout point du globe. Initié en 1982, il est composé d'une constellation de satellites survolant en permanence la Terre à l'écoute des signaux émis par les balises de détresse. Demain l'emport de charge utile Cospas-Sarsat sur les futurs satellites de navigation européens Galileo va accroître les performances ; avec Galileo les temps d'alerte seront réduits, et la localisation portée à quelques mètres.
Le Centre national d'études spatiales est signataire du Pacte PME.
Le CNES a une position d'ouverture par rapport à l'hypothèse extraterrestre pour expliquer le phénomène ovnis, via le Groupe d'Etudes et d'Informations sur les P.A.N. (et ses prédécesseurs). Les conclusions des enquêteurs du CNES relatives à certains cas prétendument inexplicables ont été contestées par les ufosceptiques
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