ESA-l on 23 liikmesriiki: Austria, Belgia, Tšehhi (Tšehhi Vabariik), Taani, Eesti, Soome, Prantsusmaa, Saksamaa, Kreeka, Ungari, Iirimaa, Itaalia, Luksemburg, Madalmaad, Norra, Poola, Portugal, Rumeenia, Sloveenia, Hispaania, Rootsi, Šveits ja Ühendkuningriik.

Nende riikide kosmosevaldkonna eest vastutavad riiklikud asutused kuuluvad ESA juhatusse. Ka Kanada kuulub juhatusse ja osaleb koostöölepingu alusel mõnes projektis. Küpros, Slovakkia, Läti ja Leedu on assotsieerunud liikmed. Kolmel teisel ELi liikmesriigil on ESA-ga koostöölepingud: Bulgaarial, Horvaatial ja Maltal.

Tutvuge ESA liikmesriikide ja koostööriikidega allpool oleva interaktiivse kaardi abil.