2009年12月，空间科学先导专项参加战略性先导科技专项实施方案评议会，并在16个建议专项中名列前三名。

2011年12月23日，量子科学实验卫星工程启动暨动员会在京召开，标志着量子科学实验卫星正式进入工程研制阶段。

2014年12月30日，量子科学实验卫星通过初样转正样阶段评审，正式转入正样研制阶段。

2015年12月6日，量子科学实验卫星系统与科学应用系统完成星地光学对接试验，验证了天地一体化实验系统能够满足科学目标的指标要求。

2016年2月25日，量子科学实验卫星工程完成大系统联试。

2016年8月16日凌晨1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。

2017年1月18日，我国发射的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付用户单位使用。中国科学技术大学、中科院微小卫星创新研究院、西安卫星测控中心、中科院国家空间科学中心等单位相关领导在交付使用证书上签字。

2017年6月，升空整整10个月之后，当地时间6月15日，《Nature》杂志头版刊登：中国“墨子号”量子卫星首次实现上千公里量子纠缠，相较于此前144公里的最高量子传输距离纪录，这次跨越意味着绝对安全的量子通信又进一步贴近了实用。此次接收量子信号的两个地面站分别是青海德令哈站和云南丽江高美古站，两地相距1203公里，卫星的工作高度约为500公里。

2017年8月10日，全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成了三大科学实验任务：量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态。