Космодром ПЛЕСЕЦК создавался как первая отечественная ракетная база с условным названием «Ангара» для межконтинентальных баллистических ракет (МБР) Р-7 и Р-7А.

Постановление правительства СССР о создании военного объекта «Ангара» было принято 11 января 1957 года. Строительство объекта началось в марте 1957 года в 180 километрах к югу от Архангельска, в непосредственной близости от железнодорожной станции Плесецкая Северной железной дороги.

Одновременно со строительством объекта «Ангара» шло формирование и обучение подразделений ракетного соединения, командиром которого 10 июля 1957 года был назначен офицер, фронтовик, гвардии полковник Михаил ГРИГОРЬЕВ. 15 июля 1957 года после того, как ГРИГОРЬЕВ подписал приказ №1 о своем вступлении в должность, началось официальное формирование управления ракетного соединения. Так, этот день стал днем основания ракетно-космического полигона, а затем и космодрома ПЛЕСЕЦК.

В период с 1957 по 1963 годы на объекте «Ангара» было построено девять стартовых комплексов, включающих в себя 15 пусковых установок для четырех типов ракет: Р-7/Р-7А, Р-16, Р-16У и Р-9А. Первый пуск ракеты с объекта «Ангара» состоялся 22 октября 1963 года - из шахтной пусковой установки была запущена баллистическая ракета Р-16У. В 1960 х годах руководство СССР принимает решение об использовании стартовых комплексов в Плесецке для запусков космических аппаратов.

Совет министров СССР своим постановлением от 16 сентября 1963 года утвердил размещение испытательной базы ракетно-космического полигона на боевом объекте «Ангара» и объединил вновь создаваемый космический полигон и боевое соединение в 53-й Научно-исследовательский испытательный полигон министерства обороны СССР.

К июню 1964 года были завершены организационные мероприятия по преобразованию объекта «Ангара» в ракетно-космический полигон в составе трех испытательных управлений: боевого, по испытанию космических аппаратов и ракетоносителей и измерительного.

В 1964-1967 годах были построены монтажно-испытательные корпуса для подготовки и наземных испытаний спутников и космических ракет, стартовые комплексы для проведения пусков космических ракет легкого и сверхлегкого классов, созданных из баллистических ракет средней дальности Р-12 и Р-14.

К декабрю 1965 года были закончены работы по переоборудованию пусковой установки №1 для проведения пусков ракет-носителей «Восток-2» и «Восход».

14 декабря 1965 года состоялся учебный пуск ракет Р-7А, в ходе которых проверялась работа систем и агрегатов пусковой установки №1, переоборудованной для проведения запусков космических аппаратов.

Космическая деятельность космодрома началась 17 марта 1966 года с запуска ракеты носителя «Восток-2» с искусственным спутником Земли «Космос-112» на борту.

Через год после первого космического старта космодром стал основным местом запуска автоматических космических аппаратов СССР. Космодром готовил и проводил пуски ракет-носителей «Восток-2», «Восток-2М», «Восход», «Космос-2» и «Космос-3М» с семью типами космических аппаратов.

4 апреля 1972 года вместе со спутником «Молния-1» с ПЛЕСЕЦКА был выведен на орбиту французский спутник «MAC-1» первый иностранный спутник, запущенный советской ракетой.

Одновременно с расширением количества и типов запускаемых спутников шел процесс снятия с боевого дежурства ракетных комплексов. В 1974 году на решение космических задач было перепрофилировано бывшее боевое Первое управление полигона. В его состав вошли две испытательные части. Одна из них решала задачи по подготовке и запуску космических аппаратов легкого класса с помощью ракет носителей «Космос-2» и «Космос-3М». Другая испытательная часть была сформирована для проведения пусков космических ракет «Циклон-3». Во Второе управление вошли три испытательные части с задачей подготовки и запуска космических аппаратов среднего класса с помощью ракет носителей типа Р-7А.

В 1982 году происходит официальное разделение структур, отвечающих за запуск космических аппаратов, и подразделений, занимающихся испытанием баллистических ракет. Первое и Второе научно-испытательное управление, а также сформированные в структуре управления полигона отделы космической тематики передаются в ведение Главному управлению космических средств Министерства обороны СССР. Для управления космическими частями полигона вводится должность заместителя начальника полигона - начальника космических частей.

В 1989 году произошло объединение Первого и Второго управлений полигона в Центр испытаний и применения космических средств, который в 1993 году был преобразован в Главный центр испытаний и применения космических средств.

11 ноября 1994 года был подписан Указ президента РФ о создании Первого Государственного испытательного космодрома Министерства обороны РФ (1ГИК МО РФ, космодром ПЛЕСЕЦК) в составе Военно-космических сил. Этот указ официально присвоил ПЛЕСЕЦКУ статус космодрома.

15 декабря 1997 году в рамках начавшейся реформы вооруженных сил РФ произошло объединение частей Научно-исследовательского испытательного полигона МО РФ (НИИП МО) и космических частей 1ГИК МО РФ. Был образован 1ГИК МО РФ в составе Ракетных войск стратегического назначения (РВСН).

С конца 90-х космодром ПЛЕСЕЦК обеспечивал запуски космических аппаратов ракетами легкого и среднего классов. На космодроме эксплуатировались три пусковые установки (ПУ) ракет носителей - (РН) «Союз» и «Молния», две ПУ для ракеты носителя «Космос-ЗМ» и одна - для РН «Циклон-3». Третья ПУ для пуска РН «Космос-3» переоборудована для пусков конверсионной РН «Рокот».

24 марта 2001 года Указом Президента РФ были созданы Космические войска, и с 1 июля 2001 года космодром был выведен из состава РВСН и включён в состав Космических войск РФ. 

Тогда же, в 2001 году, на космодроме начались работы по созданию модульного космического ракетного комплекса «Ангара» для пусков ракет легкого, среднего и тяжелого классов.

9 июля 2014 года ракета-носитель (РН) легкого класса «Ангара-1.2 ПП» (ПП – первого пуска), состоящая из двух ступеней (на основе универсальных ракетных модулей - УРМ-1 и УРМ-2), успешно стартовала с универсального космического ракетного комплекса «Ангара» космодрома ПЛЕСЕЦК. А уже 23 декабря 2014 года с него же была запущена «Ангара-А5» тяжелого класса.

В настоящее время на космодроме прекращены пуски ракет-носителей «Циклон-2/3» и «Космос-3М». С космодрома ПЛЕСЕЦК производятся пуски различных модификаций РН «Союз», работающих на керосине и жидком кислороде и небольшое количество запусков РН «Рокот».