航天控制中心是航天器飞行的指挥控制机构。其主要任务是：实时指挥和控制分布在全球各地的航天测控站收集、处理和发送各种测量数据、监视航天器的轨道、姿态以及设备的工作状态，实时向它们发送控制指令，确定航天器的飞行轨道参数，发布其轨道预报等。航天控制中心由数据处理系统、软件系统、通信系统、指挥监控系统和时间统一系统组成。数据处理系统包含多台大型高速计算机和软件系统，实时处理或事后处理由各测控站汇集来的数据；软件系统包括管理程序、信息和数据处理程序等，控制中心通过计算机软件实施对整个测控系统和航天器的控制和管理；通信系统包括地面通信和空间（卫星）通信系统，由各种通信设备和数传设备组成，负责控制中心与各测控站、发射场、回收区之间的通信联络和数据传输；指挥监控系统由各种监控台、屏幕显示等设备组成，直观地显示各测控站的设备工作状态、航天器运行情况，使指挥控制人员随时掌握航天器的运行状态，并实时下达指挥命令和发出控制指令；时间统一系统由高精度时钟、标准时频信号源及相应的接口设备组成，为控制中心和各测控站提供标准时间和频率。
北京航天飞行控制中心位于中国北京航天城，是我国载人航天工程和绕月探测工程的飞行控制中心，主要负责指挥调度、控制计算、数据处理、信息交换和飞行器长期管理，是测控通信系统的“神经中枢”。北京航天飞行控制中心坚持走自主创新之路，成功地研制了以载人航天飞行控制软件为核心的一系列大型软件系统工程；高质量地建成了以高速数据处理网络环境为代表的多个硬件系统，使北京航天飞行控制中心在较短的时间内，发展成为一个功能丰富、反应快捷、运算精确、可靠性高的现代化飞控中心。北京航天飞行控制中心成功掌握了载人航天飞行控制技术，其中飞行控制自动化技术、测控过程可视化技术、精确返回控制技术、高精度轨道机动控制技术、高精度定轨技术、软件构件化技术、智能化故障诊断技术、应急救生控制技术等8项关键航天飞控技术达到了世界先进水平。
西安卫星测控中心，是中国航天测控网的信息交换数据处理中心、指控中心和通信中心。原址在陕西渭南，20世纪80年代中期，为适应我国航天事业的飞速发展和对外空间技术交流，于1987年迁至西安，并对设备进行了全面的更新。该中心由数据处理系统、通信系统、指挥监控系统和时间统一系统组成，可对不同轨道的卫星进行定轨、定姿和管理，并具有多种卫星同时管理的能力。
东风发射指挥控制中心是飞船发射待发段和上升段组织指挥单位，任务中用于监视火箭和飞船的飞行情况，负责飞船逃逸和火箭安全的判断和控制任务，还承担飞船部分正常控制指令的发送。
