上世纪80年代中期，孙家栋开始了自己角色的转换，他更多地作为中国的谈判代表活跃在国际航天界，将中国运载火箭推向国际市场，提供商业发射服务。
“东方红一号”升空以后，孙家栋的名字就常常和我国卫星事业的首次连在一起。
1975年，我国第一颗返回式遥感卫星发射成功；1984年，第一颗同步试验通信卫星“东方红二号”发射成功，两次孙家栋都是总设计师。1986年4月，他还担任我国第二代卫星“东方红三号”、“风云二号”、中巴合作第一颗地球资源卫星的总设计师。
上世纪80年代中期，在领导我国卫星科研工作的同时，孙家栋也开始了自己角色的转换。
1984年1月底，孙家栋正在参与“东方红二号”的发射，航天部部长张钧要他立即返京，前往德国访问。因为德国政府力促与中国签订一个航天合作协议书，并且点名要孙家栋赴德谈判。孙家栋不负众望，成功获得向德国多个卫星高科技企业派员学习的机会。
1985年10月，中国政府宣布，中国运载火箭将面向国际市场，提供商业发射服务。几乎同时，孙家栋出任航天工业部副部长。从此，他更多地作为中国的谈判代表活跃在国际航天界。
中国宣布提供火箭发射国际服务的第二年，美国“挑战者”号航天飞机、“大力神”和“德尔塔”运载火箭，欧洲“阿里安”火箭相继发射失败。一些国家将目光投向中国。
1988年11月，经与美国休斯敦公司谈判，中国签订了用“长征二号E火箭”发射澳大利亚两颗通信卫星的合同书。1989年1月，同香港亚洲卫星公司签订了用“长征三号”火箭发射“亚洲一号”卫星的合同书。但休斯敦公司告诉中方，只有美国政府发放卫星许可证，才能履行合同。
此前，美国政府提出，中美两国政府正式签署卫星发射服务协定以后，他们才能发许可证。为此，中国航天部等部委组成中国代表团，由孙家栋任团长，于1988年10月中下旬，在北京举行第一轮谈判，最后确定：双方签署3份协议备忘录。12月7日，孙家栋又率领中国代表团赴华盛顿谈判，12天后签下3份备忘录。
一个月后，中美又签署正式的“关于卫星商业发射服务”的协议书。孙家栋多次奔走于北京和华盛顿之间，进行多项谈判。1990年4月7日，“亚洲一号”成功发射升空。此后，中国陆续为法国、巴基斯坦、德国、巴西等提供火箭、卫星服务。
