Historia ośrodka zaczęła się w 1961 roku, po decyzji Stanów Zjednoczonych o wysłaniu człowieka na Księżyc i bezpiecznym sprowadzeniu go na Ziemię przed końcem dekady. 19 września NASA wybrała okolice Houston na siedzibę nowego centrum, a 1 listopada formalnie je utworzyła. Budowa rozpoczęła się w 1962 roku. Pierwsi pracownicy przenieśli się na nowy teren pod koniec 1963 roku, a w 1973 roku ośrodek otrzymał nazwę Lyndon B. Johnson Space Center.
Centrum mieści amerykański korpus astronautów i Mission Control Center. W jego historii ważną rolę odegrały także obiekty szkoleniowe: treningi spacerów kosmicznych w warunkach neutralnej pływalności rozpoczęto w 1966 roku, a działające od 1997 roku Neutral Buoyancy Laboratory służyło do przygotowań do misji wahadłowców i pracy na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W ośrodku działało również Lunar Receiving Laboratory, gdzie astronauci misji Apollo 11, 12 i 14 przechodzili trzytygodniową kwarantannę, a naukowcy analizowali próbki Księżyca.
Obecnie Johnson odpowiada za programy związane z działalnością na niskiej orbicie okołoziemskiej, w tym operacje Międzynarodowej Stacji Kosmicznej oraz współpracę z firmami rozwijającymi komercyjne stacje i usługi. Ośrodek uczestniczy też w programach Moon Base i Orion, a jego zespoły zajmują się zdrowiem oraz wydajnością astronautów podczas coraz dalszych wypraw.