2003年10月15日，长征二号F运载火箭成功发射“神舟五号”载人飞船，完成了中国人的千年飞天梦。第二年春天，在全国政协十届二次会议上，时任长征二号F运载火箭总指挥黄春平与时任“神舟”飞船总设计师戚发轫受到了政协委员们的诚挚祝贺，也听到了中国航天应该有自己的纪念日的建议。于是，黄春平和戚发轫共同撰写了关于设立“中国航天节”的提案。
继黄春平和戚发轫之后，时任中国运载火箭技术研究院党委书记的梁小虹成为第十一届、第十二届全国政协委员，呼吁设立航天纪念日成为他履职路上的关注点。
2009年，在全国政协十一届二次会议期间，梁小虹委员再次提交有关设立“航天纪念日”的提案。在提案中，梁小虹委员将前面的“航天节”改成了“航天日”。
2013年，梁小虹委员的提案《关于设立“中国航天日”的建议》得到国家有关部委的批复。2014年，国防科工局组织召开了专题座谈会，两院院士、专家以及全国政协委员在会上对“中国航天日”的设立积极建言献策。
2015年，任新民、孙家栋等39位院士倡议设立“中国航天日”。2016年，中央批准、国务院批复同意：自2016年起将每年4月24日设立为“中国航天日”。