アウトロノウツは、もともと1956年にコロラド州ボルダーのボルダー高等学校（英語版）で、ジョン・"ストーム"・パターソン（Jon "Storm" Patterson：ボーカル、ギター）、ロバート・グレイアム・"ボブ"・デモン（Robert Graham "Bob" Demmon、1939年2月11日 - 2010年12月18日[6]：ギター）、ブラッド・リーチ（Brad Leach：ドラムス）によって結成されたストームトゥルーパーズ (The Stormtroopers) というグループから発展して成立したバンドである。1961年、彼らはリチャード・オーティス・"リッチ"・ファイフィールド（Richard Otis "Rich" Fifield：ボーカル、ギター）とディック・セラーズ（Dick Sellars：ギター）を加え、ファシズムを連想させるバンド名（Stormtrooper は「突撃歩兵」を意味する）に代えて、地元出身の英雄である宇宙飛行士（Astronaut）スコット・カーペンターへの敬意を込めたバンド名にした[7][8]。パターソンはベースに転じ、ドラムスのリーチはジム・ギャラガー (Jim Gallagher) に交代して、アメリカ海軍に入隊するためバンドを辞めたセラーズに代わって、デニス・リンゼイが加わった[9]。デモン、パターソン、ファイフィールド、リンゼイ、ギャラガーのラインナップで、地元で大きな反響を得、シカゴや、テキサス州ダラスにもツアーし、1962年には小さなレーベルであるパラディウム (Palladium) から、最初のシングル「Come Along Baby」をリリースした[7]。その後、RCAレコードのある幹部が、地元のナイトクラブ「the Tulagi」で演奏していた彼らを見て気に入り、契約に至った[10]。

RCAからの最初のシングル「サーフィンNo.1 (Baja)」は、リー・ヘイズルウッドが友人のアル・ケイシー（英語版）（ロックンロールのギタリスト、同名のジャズ・ギタリストとは別人）のために作曲した楽曲であった[11]。1963年はじめにリリースされたアストロノウツ盤は、「典型的なサーフ・インストゥルメンタルで、リバーブの効いた、重く唸るようなギターと、駆り立てるようなドラムビート」が特徴とされ、『ビルボード』誌の Billboard Hot 100 に1週だけであったが94位にチャート入りしたが、これがキャリアの頂点であった[8][12]。しかし、その後も一連のシングルをRCAから出し続けたが、これはRCAが、当時流行していたサーフ・ミュージックに乗って、このバンドをザ・ビーチ・ボーイズのように成功させようとしたためであった。音楽評論家リッチー・アンターバーガー（英語版）は、「このグループは、フェンダーのリバーブレーターを多用し、リズムギターを2本揃えたインストゥルメンタル曲で最も輝いていたが、歌が入る場合は、さほどうまくはいかなかった」と述べている[1]。パターソンとファイフィールドがリードボーカルをとり[12]、ロジャー・クリスチャン（英語版）、ゲイリー・アッシャー、ディック・デイル、ヘンリー・マンシーニなどの作品を吹き込んだ[1]。リードギターのファイフィールドは、レコーディングの際にはフェンダー・ジャズマスターを使用し、レオ・フェンダーが個人的にバンドに貸与していたフェンダー・リバーブ・ユニット（英語版）の初期のプロトタイプを装着していた[13]。1965年の曲「明日の太陽 (Tomorrow's Gonna Be Another Day)」は、1966年にモンキーズがアルバム『恋の終列車 (The Monkees)』でカバーした。

一連のシングルやEP盤と並行して、アストロノウツは、LP盤（英語版）も1963年5月からの9か月の間に、『Surfin' with The Astronauts』（アルバム・チャートである Billboard 200 で最高61位）[8]、『Everything Is A-OK!』（コロラド州デンバーの the Club Baja におけるライヴ・アルバム）、『Competition Coupe』、『The Astronauts Orbit Campus』（ボルダーにおけるライヴ・アルバム）の4枚をリリースした。

アストロノウツは、テレビ番組『Hullabaloo』に何回か出演し、また、『Surf Party』、『Wild on the Beach』、『Wild Wild Winter』、『Out of Sight』といった、いわゆる「ビーチ・パーティ映画（英語版）」に他のどんなサーフ・バンドよりも数多く出演した。1964年の映画『Surf Party』におけるバンドの演奏について、『Pop Surf Culture』という本は、「アルトロノウツは、分厚いリバーブの利いたインストゥルメンタル曲「Firewater」と、サーフ系のインストゥルメンタル曲としては最高の録音のひとつといえるテーマ曲「Surf Party」を演奏している」と述べている[14]。（#おもな映画を参照）

1964年、RCAは、アストロノウツが日本でファンを増やしていることに気づいた。アストロノウツはベンチャーズとともに人気を博し、ビーチ・ボーイズよりもレコードが売れていたことを示したのである。 アルバム5枚と、シングル3枚が、日本ではチャートのトップ10入りを果たし、「Movin'」には「太陽の彼方に」という日本語題が付けられ、チャートの首位に立った[8]。

翌1965年、初来日を果たし、各地でコンサートを行った。しかし、日本滞在時にサインを求めてきたファンへいたずらを仕掛ける等、素行不良ぶりが祟り、殆どのアストロノウツファンはベンチャーズの支持へ移行した。

アストロノウツは、通算して9枚のアルバムを制作した。1967年に最後のアルバム『Travelin' Men』が出る前に、ギャラガーとリンゼイはベトナム戦争に徴兵され、代わってマーク・ブレッツ (Mark Bretz) とロッド・ジェンキンス (Rod Jenkins) がバンドに入った。デモンも脱退し、ロバート・カール・マクレラン (Robert Carl McLerran) が代わって加わったが、やがてファイフィールドとパターソンは、1968年のアジア・ツアーを最後にこのバンド名での活動を止めることを決めた[8][9]。