1958年5月17日，毛澤東在中國***產黨第八次全國代表大會第二次會議提出：“蘇聯人造衛星上天，我們也要搞人造衛星，我們也要搞壹點，要搞就搞得大壹點。”
1965年1月8日，錢學森建議中國暫停研制的人造地球衛星應該重新上馬並列入國家任務，並得到了聶榮臻副總理的贊同。1965年5月，周恩來總理指示中國科學院拿出第1顆人造衛星的具體方案。負責衛星總體組的錢驥帶領年輕的科技工作者很快便拿出了初步方案。該方案由錢驥等直接向周恩來總理作了匯報。 1965年9月在中國運載火箭技術取得壹定進展的情況下，中國科學院開始組建了由趙九章任院長、代號叫“651”的衛星設計院（公開名稱為“科學儀器設計院”），並把中國第1顆衛星命名為東方紅壹號。從此，中國人造地球衛星研制工作正式開始。
1965年10月20日至11月30日，召開了中國第1顆人造地球衛星總體方案論證會，最後確定東方紅壹號衛星屬於科學探測性質。東方紅壹號的發射時間定在1970年，成功的標誌，即第1顆人造地球衛星的總體要求是：“上得去，抓得住，聽得到，看得見”。所謂“上得去”就是首先要保證衛星飛上天；“抓得住”就是衛星上天以後地面設備能對衛星實施測控；“聽得到”就是衛星要播送音樂，且可被地面接收和聽到；“看得見”就是衛星在軌飛行時能讓地面上的人用肉眼直接看得見，以便鼓舞人心。
1967年初，中央正式確定中國第1顆人造地球衛星播送《東方紅》樂曲，以便讓全世界人民都能聽到中國衛星的聲音。 1970年4月1日，裝載著2顆東方紅壹號衛星和1枚長征壹號運載火箭的專列抵達中國酒泉衛星發射場。4月2日下午，周恩來在人民大會堂聽取即將發射的中國第1顆人造衛星及其運載火箭情況的匯報。4月24日淩晨，毛澤東主席批準實施發射。
1970年4月24日21時35分中國第1顆人造地球衛星東方紅壹號在長征壹號運載火箭從甘肅酒泉衛星發射場發射，21時48分進入預定軌道。 東方紅壹號的具體任務是測量衛星本身的工作參數；探測空間環境參數；為中國奠定衛星軌道測量和無線電遙測技術基礎。為了實現上述目標和達到這些要求，經專家們多次論證，最後確定東方紅壹號由結構、溫控、能源、《東方紅》樂音裝置和短波遙測、跟蹤、天線、姿態測量7個分系統組成。
衛星上的儀器艙裝有電源、測軌用的雷達應答機、雷達信標機、遙測裝置、電子樂音發聲器和發射機、科學試驗儀器等。 東方紅壹號衛星直徑只有1米，為了使地面“看得見”，技術人員把衛星外形設計成由72面體組成的壹個球體，目的之壹是使衛星在軌運行時能閃光，因為該衛星是采用自旋穩定方式穩定，所以當它轉起來以後，由於角度不同，就會產生壹閃壹閃的效果，這樣在地面就比較容易觀測。但研究表明，由於衛星太小，即使這樣，在天氣不好時仍看不見衛星，因為實際上衛星本體的亮度只有六等星左右。所以，技術人員集思廣益又想出壹個新辦法：把第3級固體火箭的“外衣”由錐形的“裙”變成球狀的“體”，通過第3級固體火箭的旋轉運動和觀察體結構自身的伸展運動，最終成為4米直徑的球臺。換句話說就是，為了在地球上用肉眼看見衛星，在末級火箭上加上“觀測裙”，使末級火箭的亮度提高為2—3等星，從而便於人們觀看。具體做法是：
做壹個布的大氣球（或叫“圍裙”）把第3級火箭包上，發射的時候先不把它放開，等上天以後再吹大，讓它能撐開漲到3米或者更大壹點；同時，這個布氣球外頭也鍍上鋁，大面積反射太陽光，那樣的話視覺效果就比1米大得多，大大提高了觀測亮度，因而就能看見了。不過用肉眼看到的是氣球，或稱帶著“圍裙”的末級火箭，而不是衛星本身。氣球起引導作用，看見氣球之後，由於第3級火箭是跟衛星壹塊入軌的，與衛星壹前壹後，速度軌道差不多，前後距離並不遠，所以在其附近很容易就找到東方紅壹號衛星了。在東方紅壹號上天後，遵照周恩來總理的要求，中國對東方紅壹號衛星飛經各國首都上空的時間進行了預報，以便各國觀測，因而在當時引起許多國家的強烈反響。 該衛星外形為近擬球體的72面體，直徑約1米，質量為173千克，采用自旋姿態穩定方式，轉速為120轉/分，利用太陽角計和紅外地平儀測定姿態。
東方紅壹號采用近擬球體的72面體設計外形主要有以下考慮：
壹是可使衛星有較大的結構利用空間；二是在平面上粘貼太陽電池片比在曲面上粘貼更方便可靠；三是由於衛星采用自旋穩定方式，即衛星自旋軸相對於太陽的取向是不斷變化的，在72面球體上粘貼太陽電池片可便於太陽電池片在不同徑向的面上適當地均勻布設，使任何時刻太陽電池的總輸出變化很小，這對整星能源系統的設計很有利（雖然後來因衛星任務和技術方案有所變化，東方紅壹號上最終未粘貼太陽電池片，而采用所攜帶的銀鋅電池供電，但結構設計未改動。另外，在與東方紅壹號相同外形的中國第2顆人造衛星——實踐壹號上成功地使用了這壹設計方案，壽命超過8年）；四是采用球形設計，可使衛星飛行時的彈道截面基本不變，所以不用在星上安裝探測儀器，就能用衛星的測軌跟蹤數據反演推算衛星飛經高度的大氣密度值及其變化，從而多得到壹些科學數據。 對於如何產生《東方紅》樂音，曾提出過幾種方案，經比較決定，采用可靠性高、工作壽命長、消耗功率小、樂音悅耳嘹亮的電子音樂。對於如何發送《東方紅》樂音，也曾提出過3種方案，最後經研究決定，采用1臺發射機交替發送《東方紅》樂音。不過，要讓普通收音機直接收聽到東方紅壹號衛星播發的《東方紅》樂音，需在衛星上安裝大功率發射機，但那將使衛星的重量超過1噸，這對於當時中國火箭的運載能力來說是不可行的。為此，采用先由大型地面站接收，再通過廣播電臺轉播的辦法來實現。所以，在衛星發射上去後，全國人民聽到的《東方紅》樂音都是經廣播電臺轉播的衛星信號。設計人員曾打算在東方紅壹號衛星上鑲滿毛澤東像章，但後來在周恩來總理的指示下，為了減輕衛星質量這些像章沒有壹起升空。
由於當時正處於“文化大革命”的動亂中，播送《東方紅》樂音不僅是科研任務，也成了責任重大的政治任務。如果衛星上天後，樂音變調或不響，則無疑是重大的政治問題，研制者有可能被抓起來坐牢。在沈重的思想負擔和精神壓力下，衛星總體組組長何正華和樂音裝置的主要設計者劉承熙冒著政治風險，開始了他們技術上的探索，解決了樂音錯亂和樂音變調等壹系列問題。《東方紅》”樂音最後采用電子線路產生模擬鋁板琴聲奏出。樂音裝置的第壹批正樣產品是1968年上半年在重慶壹家工廠生產的，由於當時生產秩序極不正常，產品中許多元件出現虛焊現象。最後上天的產品是由上海科學儀器廠重新生產的。
為了滿足東方紅壹號衛星研制要求，技術人員依靠自己的力量采用了鉚接、陽極化電拋光、光亮鋁件大面積鍍金、鋁件熱處理等多項新工藝，並進行了不少刀具設備的革新，為完成東方紅壹號衛星任務提供了物資保證。
例如，在進行衛星蒙皮陽極化電拋光工序時，沒有房子就在露天下進行；沒有容器就鑄造了三個大鋁槽，在雪地裏挖個坑，把鋁槽架在上面用木柴燒。就是在這樣的條件下，開展了陽極化電拋光試驗。經過了兩個月時間、上百次試驗，終於使蒙皮的輻射率和吸收率達到了規定的技術指標。