1964年6月29日，中国研制的中程火箭再次发射成功，标志着中国运载火箭和发射场已具备相当基础。10月，中国科学院的专家应邀到靶场参观火箭的发射，并座谈运载工具发展前景及探讨卫星发射工具的可能性。12月，科学院专家赵九章致信周恩来，认为中国已具备研制人造卫星的条件，建议中央采取措施，抓紧开展工作。周恩来指示提出具体方案。科学院遂提出建议报告，经有关部门讨论后，国防科委于1965年4月提出在1970—–1971年发射中国第一颗人造卫星的报告。报告建议：中国科学院负责人造卫星的总体设计和技术抓总，卫星本体由科学院负责，运载火箭由七机部负责，地面观测系统由科学院和四机部负责，并将此工作列入各部门长远及年度计划。报告于5月6日，经中央专委第十二次会议批准。

 　　根据中央专委精神，中国科学院正式成立了卫星本体组、地面设备组、生物组、轨道组，积极开展工作，并于7月1日向中央呈报了《关于发展我国人造卫星工作的规划方案建议》。8月2日经中央专委第十三次会议原则批准。8月中旬，科学院召集院内有关单位负责人会议，传达中央专委决定，讨论卫星工程任务落实和组织落实。会议决定成立领导小组，总体设计组和办公室。谷羽被任命为领导小组组长，新技术局计划处处长任办公室主任，办理日常工作。 　　新技术局在协助党组组织“两弹”配套科研任务的同时，卫星研制做为中央交办以科学院为主的重要任务上马，又给谷羽及其领导的新技术局的工作增加了分量。她要以同样的执著和努力，协助党组完成这一重要使命。她把新技术局的骨干力量，分别派往卫星本体组、地面观测组，参加专题调研、规划和方案讨论；协助解决651设计院（卫星本体设计院）、701工程处（卫星地面观测系统）、卫星总装厂筹建过程中的困难和问题。谷羽常亲自到研究所和工厂等一线，协调任务进展中的问题。例如，在扩建卫星总装厂时，技术人员对厂房高度的要求，产生不同意见，争执不下。谷羽到现场，听取意见后，当场拍板，使工作得以顺利进行。

 　　在651设计院建立之后，院又对卫星研制任务的管理体制规定了一些具体措施：要求各大区分院指定专人分管651任务，名单报新技术局备案；各单位的研究计划上报新技术局，抄送651设计院，由新技术局统一平衡后，经院党组批准下达；实行技术责任制，各单位承担的任务，按规定的数量、质量一包到底，产品必须过硬、顶用。设备条件必须由院解决的也报新技术局安排。经新技术局下达任务的卡片就有数百张。

 　　1970年，卫星按预定时间一次发射成功。中国成为世界上第五个独立研制发射卫星成功的国家！

 　　虽然由于国防科研体制调整，“东方红一号”卫星发射上天不在科学院，但其绝大部分研制和组织工作都在科学院。科学院先后组织了70多个所、厂，全院三分之二的科技力量，在美苏两霸对中国全面封锁的国际形势下，独立自主、自立更生，从元件、材料、工艺到星体的设计研制、装配；从测轨、定轨的原理、方法到地面站系统的布局、轨道倾角的选择；发射卫星的各种条件保障工作，如时频发播、发射场与跟踪站地心坐标的测定、太阳活动预报和气象预报；以及卫星系列规划的制定和返回式卫星的预研，包括回收方案、姿控方案、照像机、胶片等的研制，为中国卫星事业的开创及其后的发展起了重要作用。

 　　由于首颗卫星所达到的水平及其历史意义，“东方红一号卫星及卫星事业的开创奠基工作”，1985年获国家科技进步特等奖。谷羽以“当时为中国科学院新技术局局长，全面组织和领导了东方红一号卫星的研制工作”而被评为对本项目做出重大贡献的七位受奖人之一。