Kewujudan awal JPL dikesan hingga tahun 1936 di Makmal Aeronautik Guggenheim di California Institute of Technology (GALCIT) di mana eksperimen terawal ke atas roket dijalankan di Arroyo Seco. Beberapa pelajar lepasan ijazah iaitu Frank Malina, Weld Arnold, Apollo M. O. Smith, bersama Tsien Hsue-shen, berserta Jack Parsons dan Edward S. Forman menguji sebuah roket kecil yang menggunakan alkohol sebagai bahan api untuk mengunmpul data bagi tesis siswazah Malina. Penasihat tesis Malina adalah pakar aerodinamik Theodore von Kármán. von Karman seterusnya mengatur pembiayaan daripada Tentera Darat Amerika Syarikat untuk “Projek Roket GALCIT” pada tahun 1939.Pada tahun 1941, Malina, Parsons, Forman, Martin Summerfield, dan juruterbang Homer Bushey berjaya membuat demonstrasi pertama penggunaan roket JATO kepada Tentera Darat. Pada tahun 1943, von Kármán, Malina, Parsons dan Forman menubuhkan Aerojet Corporation untuk pengeluaran roket JATO. Projek ini menggunakan nama Jet Propulsion Laboratory dalam bulan November 1943, yang akhirnya menjadi kemudahan Tentera Darat dikendalikan secara kontrak oleh Caltech. [2][3][4][5]

Ketika makmal ini berada di bawah seliaan Tentera Darat, ia telah membangunkan dua jenis roket yang digunakan di medan perang, roket MGM-5 Corporal dan MGM-29 Sergeant, roket balistik jarak sederhana (IRBM). Misil jenis ini merupakan misil balistik pertama kegunaan Amerika Syarikat yang dibangunkan di JPL. [6] JPL juga membangunkan prototaip sistem persenjataan yang lain seperti misil anti pesawat Loki dan juga versi awal sistem yang akhirnya dibangunkan sebagai roket Aerobee, yang ditugaskan untuk mengambil bacaan perlu dan mengendalikan ujikaji sains semasa penerbangan sub-orbital. Pada masa-masa tertentu, JPL menjalankan ujian roket di White Sands Proving Ground, Pangkalan Udara Edwards dan di Goldstone, California. Pesawat mendarat Lunar juga direka bentuk pada tahun 1928-39 dan mempunyai pengaruh besar ke atas reka bentuk Modul Lunar Apollo pada tahun 1960an.[5]

Pada tahun 1954, JPL bergabung tenaga dengan kumpulan pakar roket diketuai Wernher von Braun di Agensi Misil Balistik Tentera Darat bertempat di Redstone Arsenal, di Huntsville, Alabama bagi menganjurkan pelancaran sebuah satelit untuk orbit bumi sempena Tahun Geofizik Antarabangsa. Pasukan JPL/von Braun ditewaskan oleh pasukan yang menganjurkan Projek Vanguard. Pasukan JPL/von Braun kemudiannya membuat perencanaan projek sulit untuk menunjukkan keberangkalian teknologi masuk semula secara ablatif (ablative re-entry technology) menggunakan roket Jupiter-C. Pasukan bersama JPL/von Braun ini berjaya melancarkan Explorer 1, satelit pertama Amerika Syarikat pada 1 February, 1958. [3][4]

JPL dipindahkan kawalseliaannya kepada NASA dalam bulan Disember 1958 [7] menjadikan JPL pusat utama pesawat antara planet bagi agensi tersebut. Jurutera JPL merekabentuk dan mengendalikan misi Ranger and Surveyor ke Bulan, membuka jalan untuk misi-misi Apollo. JPL juga menerajui eksplorasi antara planet dengan misi-misi Mariner ke planet-planet Zuhrah, Marikh dan Utarid. [3]

JPL awal-awal mengambil kerja pakar Matematik wanita. Pada tahun 1940an dan 1950an, kumpulan-kumpulan wanita ini membuat perkiraan trajektori hanya dengan menggunakan mesin kira mekanikal.[8][9] Pada tahun 1961, JPL mengambil jurutera wanita bekerja bersama-sama dengan jurutera lelaki sebagai sebahagian daripada pasukan pengesan misi Ranger dan Mariner.[10]