1958年5月17日，毛泽东在中国共产党第八次全国代表大会第二次会议提出：“苏联人造卫星上天，我们也要搞人造卫星，我们也要搞一点，要搞就搞得大一点。”
1965年1月8日，钱学森建议中国暂停研制的人造地球卫星应该重新上马并列入国家任务，并得到了聂荣臻副总理的赞同。1965年5月，周恩来总理指示中国科学院拿出第1颗人造卫星的具体方案。负责卫星总体组的钱骥带领年轻的科技工作者很快便拿出了初步方案。该方案由钱骥等直接向周恩来总理作了汇报。 1965年9月在中国运载火箭技术取得一定进展的情况下，中国科学院开始组建了由赵九章任院长、代号叫“651”的卫星设计院（公开名称为“科学仪器设计院”），并把中国第1颗卫星命名为东方红一号。从此，中国人造地球卫星研制工作正式开始。
1965年10月20日至11月30日，召开了中国第1颗人造地球卫星总体方案论证会，最后确定东方红一号卫星属于科学探测性质。东方红一号的发射时间定在1970年，成功的标志，即第1颗人造地球卫星的总体要求是：“上得去，抓得住，听得到，看得见”。所谓“上得去”就是首先要保证卫星飞上天；“抓得住”就是卫星上天以后地面设备能对卫星实施测控；“听得到”就是卫星要播送音乐，且可被地面接收和听到；“看得见”就是卫星在轨飞行时能让地面上的人用肉眼直接看得见，以便鼓舞人心。
1967年初，中央正式确定中国第1颗人造地球卫星播送《东方红》乐曲，以便让全世界人民都能听到中国卫星的声音。 1970年4月1日，装载着2颗东方红一号卫星和1枚长征一号运载火箭的专列抵达中国酒泉卫星发射场。4月2日下午，周恩来在人民大会堂听取即将发射的中国第1颗人造卫星及其运载火箭情况的汇报。4月24日凌晨，毛泽东主席批准实施发射。
1970年4月24日21时35分中国第1颗人造地球卫星东方红一号在长征一号运载火箭从甘肃酒泉卫星发射场发射，21时48分进入预定轨道。 东方红一号的具体任务是测量卫星本身的工作参数；探测空间环境参数；为中国奠定卫星轨道测量和无线电遥测技术基础。为了实现上述目标和达到这些要求，经专家们多次论证，最后确定东方红一号由结构、温控、能源、《东方红》乐音装置和短波遥测、跟踪、天线、姿态测量7个分系统组成。
卫星上的仪器舱装有电源、测轨用的雷达应答机、雷达信标机、遥测装置、电子乐音发声器和发射机、科学试验仪器等。 东方红一号卫星直径只有1米，为了使地面“看得见”，技术人员把卫星外形设计成由72面体组成的一个球体，目的之一是使卫星在轨运行时能闪光，因为该卫星是采用自旋稳定方式稳定，所以当它转起来以后，由于角度不同，就会产生一闪一闪的效果，这样在地面就比较容易观测。但研究表明，由于卫星太小，即使这样，在天气不好时仍看不见卫星，因为实际上卫星本体的亮度只有六等星左右。所以，技术人员集思广益又想出一个新办法：把第3级固体火箭的“外衣”由锥形的“裙”变成球状的“体”，通过第3级固体火箭的旋转运动和观察体结构自身的伸展运动，最终成为4米直径的球台。换句话说就是，为了在地球上用肉眼看见卫星，在末级火箭上加上“观测裙”，使末级火箭的亮度提高为2—3等星，从而便于人们观看。具体做法是：
做一个布的大气球（或叫“围裙”）把第3级火箭包上，发射的时候先不把它放开，等上天以后再吹大，让它能撑开涨到3米或者更大一点；同时，这个布气球外头也镀上铝，大面积反射太阳光，那样的话视觉效果就比1米大得多，大大提高了观测亮度，因而就能看见了。不过用肉眼看到的是气球，或称带着“围裙”的末级火箭，而不是卫星本身。气球起引导作用，看见气球之后，由于第3级火箭是跟卫星一块入轨的，与卫星一前一后，速度轨道差不多，前后距离并不远，所以在其附近很容易就找到东方红一号卫星了。在东方红一号上天后，遵照周恩来总理的要求，中国对东方红一号卫星飞经各国首都上空的时间进行了预报，以便各国观测，因而在当时引起许多国家的强烈反响。 该卫星外形为近拟球体的72面体，直径约1米，质量为173千克，采用自旋姿态稳定方式，转速为120转/分，利用太阳角计和红外地平仪测定姿态。
东方红一号采用近拟球体的72面体设计外形主要有以下考虑：
一是可使卫星有较大的结构利用空间；二是在平面上粘贴太阳电池片比在曲面上粘贴更方便可靠；三是由于卫星采用自旋稳定方式，即卫星自旋轴相对于太阳的取向是不断变化的，在72面球体上粘贴太阳电池片可便于太阳电池片在不同径向的面上适当地均匀布设，使任何时刻太阳电池的总输出变化很小，这对整星能源系统的设计很有利（虽然后来因卫星任务和技术方案有所变化，东方红一号上最终未粘贴太阳电池片，而采用所携带的银锌电池供电，但结构设计未改动。另外，在与东方红一号相同外形的中国第2颗人造卫星——实践一号上成功地使用了这一设计方案，寿命超过8年）；四是采用球形设计，可使卫星飞行时的弹道截面基本不变，所以不用在星上安装探测仪器，就能用卫星的测轨跟踪数据反演推算卫星飞经高度的大气密度值及其变化，从而多得到一些科学数据。 对于如何产生《东方红》乐音，曾提出过几种方案，经比较决定，采用可靠性高、工作寿命长、消耗功率小、乐音悦耳嘹亮的电子音乐。对于如何发送《东方红》乐音，也曾提出过3种方案，最后经研究决定，采用1台发射机交替发送《东方红》乐音。不过，要让普通收音机直接收听到东方红一号卫星播发的《东方红》乐音，需在卫星上安装大功率发射机，但那将使卫星的重量超过1吨，这对于当时中国火箭的运载能力来说是不可行的。为此，采用先由大型地面站接收，再通过广播电台转播的办法来实现。所以，在卫星发射上去后，全国人民听到的《东方红》乐音都是经广播电台转播的卫星信号。设计人员曾打算在东方红一号卫星上镶满毛泽东像章，但后来在周恩来总理的指示下，为了减轻卫星质量这些像章没有一起升空。
由于当时正处于“文化大革命”的动乱中，播送《东方红》乐音不仅是科研任务，也成了责任重大的政治任务。如果卫星上天后，乐音变调或不响，则无疑是重大的政治问题，研制者有可能被抓起来坐牢。在沉重的思想负担和精神压力下，卫星总体组组长何正华和乐音装置的主要设计者刘承熙冒着政治风险，开始了他们技术上的探索，解决了乐音错乱和乐音变调等一系列问题。《东方红》”乐音最后采用电子线路产生模拟铝板琴声奏出。乐音装置的第一批正样产品是1968年上半年在重庆一家工厂生产的，由于当时生产秩序极不正常，产品中许多元件出现虚焊现象。最后上天的产品是由上海科学仪器厂重新生产的。
为了满足东方红一号卫星研制要求，技术人员依靠自己的力量采用了铆接、阳极化电抛光、光亮铝件大面积镀金、铝件热处理等多项新工艺，并进行了不少刀具设备的革新，为完成东方红一号卫星任务提供了物资保证。
例如，在进行卫星蒙皮阳极化电抛光工序时，没有房子就在露天下进行；没有容器就铸造了三个大铝槽，在雪地里挖个坑，把铝槽架在上面用木柴烧。就是在这样的条件下，开展了阳极化电抛光试验。经过了两个月时间、上百次试验，终于使蒙皮的辐射率和吸收率达到了规定的技术指标。
