กลุ่มภารกิจอวกาศ (Space Task Group)ซึ่งก่อตั้งขึ้นในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2491 ภายใต้การนำของโรเบิร์ต กิลรูธ ได้รับมอบหมายให้ดูแล โครงการการบินอวกาศของมนุษย์ของอเมริกาโครงการเมอร์คิวรี (Project Mercury ) โดยได้รับความรับผิดชอบในการส่งมนุษย์ขึ้นสู่วงโคจรของโลก วิศวกรดั้งเดิม 37 คน มี 27 คนมาจากศูนย์วิจัยแลงลีย์ (Langley Research Center)และ 10 คนได้รับมอบหมายจากศูนย์วิจัยลูอิส (Lewis Research Center)ในคลีฟแลนด์รัฐโอไฮโอ ในปี พ.ศ. 2492 กลุ่มของกิลรูธได้ขยายใหญ่ขึ้นอย่างมากโดยการเพิ่มวิศวกรจากแคนาดาที่ตกงานเมื่อโครงการ Avro Arrow ถูกยกเลิก^{[ 14 ]}

โรเบิร์ตส์เข้าร่วม NASA ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2492 ^{[ 15 ]}ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มวิศวกรและช่างเทคนิค 25 คนที่ NASA จ้างมาจาก Avro Canada ^{[ 16 ] [ N 1 ]} เขามีส่วนร่วมทันทีในการกำหนดข้อกำหนดสำหรับเครือข่ายการติดตามและการสื่อสารและศูนย์ควบคุมภารกิจเมอร์คิวรีเพื่อควบคุมการบินของภารกิจ^{[ 18 ]}

ในปี พ.ศ. 2503 ^{[ 18 ] โร เบิ} ร์ตส์ได้เป็น เจ้าหน้าที่พลศาสตร์การบินคนแรกของ NASA ^{[ 19 ]}ที่ศูนย์ควบคุมเมอร์คิวรี [ ^{20 ]}ซึ่งภารกิจของเขามุ่งเน้นไปที่การควบคุมวิถีโคจรของยานอวกาศและการวางแผนการปรับเปลี่ยนวิถีโคจร^{[ 4 ]}

โรเบิร์ตส์อาจทำให้วลี"A-OK" เป็นที่นิยม โดยทำให้ตัวอักษรสามตัวนั้นกลายเป็นสัญลักษณ์สากลที่มีความหมายว่า "อยู่ในสภาพการทำงานที่สมบูรณ์แบบ" ^{[ 4 ]}การใช้วลีภาษาอังกฤษ "A-OK" ที่มีการบันทึกไว้เป็นครั้งแรกนั้น ปรากฏอยู่ในบันทึกจากเทควิน โรเบิร์ตส์ เจ้าหน้าที่พลศาสตร์การบิน ถึงผู้อำนวยการการบิน (ชื่อเรื่อง "รายงานการทดสอบ 3805" ลงวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 1961) ในบันทึกด้วยดินสอเกี่ยวกับการนับถอยหลังของ MR-2 ลงวันที่ 31 มกราคม 1961 [ ^{21 ] ร้อย}โทจอห์น "ชอร์ตี้" พาวเวอร์ส แห่ง กองทัพอากาศสหรัฐฯทำให้วลีนี้เป็นที่นิยมในขณะที่ ดำรงตำแหน่ง เจ้าหน้าที่ประชาสัมพันธ์ของNASAสำหรับโครงการเมอร์คิวรี^{[ 22 ] [ 23 ]}

ในปี พ.ศ. 2505 โรเบิร์ตส์ได้รับการแต่งตั้งเป็นหัวหน้าสาขาข้อกำหนดศูนย์ควบคุมภารกิจ^{[ 18 ]}ซึ่งเขาได้มีบทบาทสำคัญในการออกแบบและพัฒนาศูนย์ควบคุมเมอร์คิวรีที่เคปเคนเนดีและศูนย์ควบคุมภารกิจ แห่งใหม่ ที่ศูนย์ยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม (ต่อมาคือศูนย์อวกาศจอห์นสัน ) ในฮิวสตันรัฐเท็กซัส^{[ 20 ]}ซึ่งโครงการการบินอวกาศของมนุษย์ของนาซาได้ถูกย้ายไปในปี พ.ศ. 2504 แนวคิดเรื่องศูนย์ควบคุมภารกิจ ของนาซา ได้รับการพัฒนาก่อนหน้านี้ภายใต้การนำของคริสโตเฟอร์ ซี. คราฟต์เมื่อโรเบิร์ตส์เข้ารับตำแหน่งใหม่กลินน์ ลันนีย์ได้รับตำแหน่งต่อจากเขาในฐานะเจ้าหน้าที่พลศาสตร์การบิน ในฐานะหัวหน้าสาขาข้อกำหนดศูนย์ควบคุมภารกิจ เขาได้รับมอบหมายความรับผิดชอบในการกำหนด ประสานงาน และดำเนินการตามข้อกำหนดการออกแบบทั้งหมดสำหรับการก่อสร้างศูนย์ควบคุมภารกิจแห่งใหม่ในฮิวสตัน ด้วยความสำเร็จของเขาในด้านนั้น โรเบิร์ตส์จึงได้รับรางวัลความสำเร็จอันโดดเด่นของนาซา^{[ 2 ]}

เมื่อวันที่ 21 พฤษภาคม พ.ศ. 2505 โรเบิร์ตส์ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าแผนกการบินที่มีมนุษย์ควบคุมที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดใน เมืองกรีนเบลต์ รัฐแมริแลนด์^{[ 20 ]}ในเวลานั้น โรเบิร์ตส์และภรรยาของเขาก็อาศัยอยู่ในรัฐแมริแลนด์เช่นกัน ลูกชายคนเดียวของพวกเขา ไมเคิล (เกิดประมาณปี พ.ศ. 2503) เข้าเรียนที่โรงเรียนมัธยมสปัลดิงในเมืองเซเวิร์น รัฐแมริแลนด์^{[ 20 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2507 โรเบิร์ตส์ได้ดำรงตำแหน่งผู้ช่วยด้านเทคนิคของรองผู้ช่วยผู้อำนวยการฝ่ายระบบติดตามและข้อมูลที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด^{[ 2 ]}และหัวหน้าแผนกวิศวกรรมการบินที่มีมนุษย์ควบคุม^{[ 24 ]}ซึ่งทำให้โรเบิร์ตส์รับผิดชอบเครือข่ายการบินอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม ของนาซา ซึ่งเป็นชุดสถานีติดตามที่สร้างขึ้นเพื่อสนับสนุนความพยายามด้านอวกาศของอเมริกาในโครงการเมอร์คิวรีเจมินี อพอลโลและสกายแล็บในขณะนั้นมีเครือข่ายการสื่อสารอวกาศอีกสองเครือข่าย ได้แก่เครือข่ายการติดตามและรับข้อมูลยานอวกาศ (STADAN) สำหรับติดตามดาวเทียมไร้คนขับในวงโคจรต่ำของโลก และเครือข่ายอวกาศห้วงลึก (DSN) สำหรับติดตามภารกิจไร้คนขับที่อยู่ไกลออกไป

นอกจากนี้ ในช่วงฤดูร้อนปี 1964 เขายังได้รับเกียรติจากกิลรูธด้วยรางวัลบริการพิเศษของนาซาสำหรับการมีส่วนร่วมในโครงการการบินอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมในด้านการปฏิบัติการบิน รางวัลนี้มอบให้แก่เขาเป็นหลักสำหรับการกำหนดข้อกำหนดทางเทคนิคของศูนย์ควบคุมการบินอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม^{[ 26 ]}

โรเบิร์ตส์ดำรงตำแหน่งหัวหน้าแผนกสนับสนุนการบินที่มีมนุษย์ควบคุมที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดในช่วงโครงการอพอลโลในปี 1965 เพื่อสนับสนุนโครงการอพอลโล ก็อดดาร์ดได้สั่งติดตั้ง เสาอากาศ ขนาด 85 ฟุต (26 เมตร) จำนวน 3 ต้น โดยให้มีระยะห่างเท่าๆ กันทั่วโลก เสาอากาศเหล่านี้ตั้งอยู่ที่มาดริด (สเปน) โกลด์สโตนในแคลิฟอร์เนีย (สหรัฐอเมริกา)และที่ฮันนี่ซัคเคิลครีกในออสเตรเลีย โรเบิร์ตส์อยู่ในเหตุการณ์เมื่อสถานีติดตามฮันนี่ซัคเคิลครีกเปิดทำการโดยนายกรัฐมนตรีออสเตรเลียฮาโรลด์ โฮลต์เมื่อวันที่ 17 มีนาคม 1967 ^{[ 27 ]}  

ต่อมาในปี 1967 โรเบิร์ตส์ได้ดำรงตำแหน่งหัวหน้าแผนกวิศวกรรมเครือข่าย^{[ 18 ]}ซึ่งเขาเป็นหัวหน้าในช่วงการลงจอดบนดวงจันทร์ ครั้งแรก ในปี 1969 เขาได้รับเหรียญเกียรติคุณการบริการดีเด่นของ NASAสำหรับผลงานของเขาในการสนับสนุนเที่ยวบินApollo 8 ^{[ 2 ]}ในปี 1972 ^{[ 18 ]}โรเบิร์ตส์ได้ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการฝ่ายเครือข่ายที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด^{[ 24 ]}ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เขายังคงดำรงอยู่จนถึงช่วงโครงการทดสอบ Apollo–Soyuzในเดือนกรกฎาคม 1975 ความรับผิดชอบหลักของเขาในบทบาทนี้คือการรับรองว่าการติดต่อสื่อสารระหว่างยานอวกาศของสหรัฐฯ และโซเวียตที่โคจรอยู่รอบโลกยังคงดำเนินต่อไป นี่จะเป็นการมีส่วนร่วมโดยตรงครั้งสุดท้ายของเขากับเที่ยวบินอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมของ NASA

ในปี พ.ศ. 2519 โรเบิร์ตส์และโรเบิร์ต เอส. คูเปอร์ ผู้อำนวยการศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด ได้รับเลือกเป็นสมาชิกกิตติมศักดิ์ของสมาคมการบินอวกาศอเมริกัน^{[ 24 ]}