23 января 1923 года недостроенный автозавод был передан в концессию на 30 лет немецкой самолетостроительной фирме «Junkers» для создания цельнометаллических самолетов и моторов к ним, после чего до 1925 года на заводе были изготовлены первые 50 самолетов Ю-20 и 100 самолетов Ю-21. С 1924 года началась разработка советских цельнометаллических самолетов.

1 марта 1927 года договор концессии со стороны СССР был расторгнут в связи с тем, что компания Junkers не смогла выполнить условий концессии по производству дюралюминия и строительству моторов.

Вскоре после образования авиационного завода № 7 он был преобразован в завод № 22 имени 10-летия Октября. Здесь стали строиться советские самолеты-разведчики Р-3, Р-6, истребитель И-4, бомбардировщики ТБ-1, ТБ-3, ДБ-А, СБ, Пе-2, пассажирские АНТ-9 и АНТ-35.

В 1933 году заводу было присвоено имя Сергея Горбунова.

В канун войны на заводе было освоено серийное производство пикирующего бомбардировщика Пе-2.

Во время первого авианалёта на Москву 22 июля 1941 года на территорию завода попало около сорока фугасных и более четырёхсот зажигательных бомб, пострадало несколько корпусов, погибли 92 рабочих завода.

В октябре — ноябре 1941 года завод был эвакуирован в Казань.

В декабре 1941 года на территории эвакуированного завода № 22 в Москве образован авиационный завод № 23, который до 1945 года производил бомбардировщики дальнего радиуса действия Ил-4 и Ту-2. В дальнейшем здесь выпускались стратегические бомбардировщики Ту-4, вертолеты Ми-6 и Ми-8.

Ракетная история предприятия началась в 1960 году: ОКБ-23 было перепрофилировано на разработку ракетно-космической техники и передано (вместе с заводом № 23) как филиал в подчинение ОКБ-52, генеральным конструктором которого был В. Н. Челомей.

В 1961 году завод № 23 стал называться Машиностроительный завод имени Михаила Васильевича Хруничева (сокр. ЗИХ).

В конце 70-х годов ОКБ-23 было выведено из подчинения В. Н. Челомея и преобразовано в конструкторское бюро «Салют». В 1981—1988 годы КБ входило в состав НПО «Энергия», а после 1988 года стало самостоятельным.

7 июня 1993 года на базе машиностроительного завода имени М. В. Хруничева и конструкторского бюро «Салют» был образован Государственный космический научно-производственный центр имени М. В. Хруничева.

С 1995 года предприятие участвует (совместно с «Lockheed Martin») в проекте International Launch Services (ILS). В сентябре 2006 года Lockheed Martin продала свою долю собственности в совместных предприятиях International Launch Services (ILS) и Lockheed-Khrunichev-Energia (LKE). Собственниками компании ILS стали Space Transport Inc. (Делавэр, США) и Государственный космический научно-производственный центр им. М. В. Хруничева с РКК «Энергия» им. С. П. Королева.

C 2006 года сотрудничает с южнокорейским космическим центром Наро: по аналогии с разработанной ГКНПЦ им. Хруничева ракетой-носителем «Ангара», была произведена первая разгонная ступень для ракеты-носителя KSLV-1 — первый запуск Южной Кореей KSLV-1 состоялся 25 августа 2009 года (Korea Space Launch Vehicle-1).

Слева — генеральный директор центра А. Медведев, справа — помощник президента Е. Шапошников и глава Роскосмоса Ю. Коптев.
3 февраля 2007 года Президент Российской Федерации В. В. Путин подписал указ о создании вертикально-интегрированной структуры по производству ракетно-космической и авиационной техники на базе ФГУП «ГКНПЦ им. М. В. Хруничева», в соответствии с которым к Центру им. М. В. Хруничева присоединилось 4 предприятия ракетно-космической промышленности России, в том числе и омское производственное объединение «Полет».

В конце мая 2008 года Государственный научно-производственный центр имени М. В. Хруничева стал владельцем контрольного пакета акций в компании International Launch Services (ILS). International Launch Services сохранил эксклюзивное право на маркетинг ракеты «Протон» и перспективной российской ракеты-носителя «Ангара» на мировом рынке.

В августе 2009 года указом Президента Российской Федерации Д. А. Медведева Государственный космический научно-производственный центр им. М. В. Хруничева стал распоряжаться акциями Конструкторского бюро химавтоматики.

7 сентября 2011 года вблизи Ярославля потерпел катастрофу самолёт Як-42Д, взятый в лизинг авиакомпанией «Як-Сервис» у центра имени Хруничева (см. Авиакатастрофа под Ярославлем 7 сентября 2011 года).

В 2015 году предприятие оказалось в сложном финансовом положении и было вынуждено переуступить права на пользование большей частью своих производственных площадей (около 100 гектар из 144 гектар) в обмен на кредит в сумме 35 миллиардов рублей.

17 ноября 2017 года ФГУП «ГКНПЦ им. М. В. Хруничева» преобразовано в Акционерное общество «ГКНПЦ им. М. В. Хруничева» на основании распоряжения правительства РФ от 8 февраля 2017 года «Об утверждении прогнозного плана (программы) приватизации федерального имущества и основных направлений приватизации федерального имущества на 2017—2019 годы», а также распоряжений территориального управления Росимущества по Москве от 2 августа 2017 года и от 27 сентября 2017 года.