Het Centre for Earth Observation (ESRIN) is één van de grote vijf centra in Europa van het Europese ruimtevaartagentschap ESA. Het centrum is gevestigd in het Italiaanse Frascati op 20 kilometer van Rome. ESRIN is het hoofdkwartier van ESA's aardobservatieprogramma en werd in 1966 opgericht. Nadat men hier in de jaren '70 de eerste data ontving van ESA's eerste aardobservatiesatellieten groeide het ESRIN uit tot een gespecialiseerd instituut op vlak van monitoring van onze planeet. Daarnaast bevinden zich binnen het ESRIN ook nog tal van andere afdelingen waar men ondermeer de ontwikkeling van de nieuwe Europese Vega raket leidt, ESA's Web Portal onderhoudt of software ontwikkeld.

Het European Space Astronomy Centre (ESAC) is de thuisbasis van het ESA's astronomisch onderzoek. Dit centrum is gevestigd in Villafranca del Castillo nabij Madrid in Spanje en werd in februari 2008 plechtig geopend door ondermeer de Spaanse Kroonprins. Het ESAC vormt de basis van de operationele centra die astronomisch en planetair onderzoek verrichten. Zo bestuderen wetenschappers vanuit het ESAC als eersten de data die afkomstig is van verschillende Europese ruimtetelescopen en ruimtesondes. Sinds 2009 maakt het Data Processing Ground Centre voor ESA's Soil Moisture and Ocean Salinity eveneens deel uit van het ESAC. Een belangrijk onderdeel dat deel uitmaakt van het ESAC is ESA's deep-space antenna dat zich eveneens in Spanje bevindt.

ESA's vluchtleidingscentrum voor satellieten en ruimtesondes bevindt zich in Darmstadt, Duitsland. Het European Space Operations Centre (ESOC) werd in september 1967 in gebruik genomen en is vandaag de dag één van ESA's belangrijkste centra. Oorspronkelijk kreeg het ESOC de naam European Space Data Acquisition Centre (ESDAC) en bestond het vooral uit computers en servers waar men alle data op verzamelde. Naarmate ESA steeds meer ruimtemissies organiseerde kreeg dit centrum in Darmstadt steeds meer de belangrijke functie als centrale plaats waar men alle data verzamelt en analyseert. Vanuit het ESOC worden momenteel de Mars Express, Venus Express en Rosetta ruimtetuigen opgevolgd die ons zonnestelsel verkennen. Daarnaast is het ESOC ook verantwoordelijk voor de operationele controle van de Europese Herschel en Planck ruimtetelescopen en de GOCE en Envisat aardobservatiesatellieten.

Het European Space Research and Technology Centre (ESTEC) is het technologische en administratieve hart van het Europese ruimtevaartagentschap ESA. In 1968 werd het ESTEC testcentrum officieel geopend door de Nederlandse Koningin Beatrix waarna dit uitgroeide tot ESA's grootste en belangrijkste complex. Dit centrum voor technologie en ruimteonderzoek bevindt zich nabij het Nederlandse Noordwijk en is de thuishaven van meer dan 2 000 ingenieurs, technici en ESA-medewerkers die er werken aan tal van ruimteprojecten. Naast het testen van satellieten en ruimtetuigen in de vele faciliteiten binnen het ESTEC is op de terreinen van dit centrum ook het management gevestigd van alle ESA-projecten. Vrijwel alle Europese ruimtevaartprojecten (uitgezonderd lanceermiddelen) worden hier geboren en langs verschillende fasen in hun ontwikkeling en realisatie geleid. Door de belangrijke functie als testcentrum is het ESTEC de laatste decennia ook uitgegroeid als trainingscentrum voor jonge ingenieurs uit de ESA-lidstaten, Oost Europa en derde wereldlanden. Op en rond de terreinen van het ESTEC bevinden zich ook de Space Expo ruimtevaarttentoonstelling en het Erasmus Centre.