L'association est organisée en délégations régionales et s'articule en plusieurs secteurs d'activité (Espace, Robotique, Environnement et Météo, Astronomie, auxquels s'ajoutent des activités régionales comme l'archéologie et les énergies).
Depuis 1991, l'association coordonne tous les ans avec l'Association française d'astronomie la Nuit des étoiles.
En 1960, un groupe constitué d’enseignants, de journalistes et d’ingénieurs désireux de proposer des méthodes nouvelles dans le domaine de l’éducation scientifique crée un club d’ateliers scientifiques qui devient l'Association nationale des clubs scientifiques (ANCS) en 1962. Dès sa création, l’ANCS est placée sous le parrainage du Palais de la découverte, et aujourd’hui encore, c’est le lieu officiel de son siège social, même si ses bureaux administratifs sont à Ris-Orangis dans l’Essonne.
La naissance de l’association s’inscrit dans une période marquée par la conquête spatiale. Celle-ci exerce une fascination chez les jeunes qui développent leurs propres projets de lancements de fusées dans des conditions de sécurité parfois incertaines. En 1963, en réponse à un décret du ministère de l’Intérieur soutenu par le Centre national d’études spatiales (CNES) qui cherche un partenaire pour « sécuriser » et « contrôler » ces expériences, l’ANCS prend en charge cette mission. C’est le début d’un partenariat étroit avec le CNES, qui se poursuit encore aujourd’hui.
L'ANCS est rapidement agréée par le ministère chargé de la Jeunesse et des Sports et est habilitée à dispenser des formations du brevet d’aptitude aux fonctions d’animateur (BAFA). Par ailleurs, elle est certifiée association complémentaire de l’enseignement public par le ministère chargé de l’Education nationale.
À partir de 1967, l’ANCS, comme d’autres associations scientifiques, s’ouvrent vers d’autres activités : l’astronomie, l’écologie et l’espace, qui sont alors en plein essor. Cette orientation aboutit à la création en 1969 de la Fédération nationale des clubs scientifiques qui a pour objectif de fédérer les associations nationales s’occupant des activités scientifiques des jeunes. L’ANCS adhère à la FNCS et se spécialise, comme l’indique son changement de nom : Association nationale des clubs aérospatiaux (ANCS).
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