NASA的战略管理系统操作流程包括规划、立项、预算、执行（PPBE）4个阶段。在NASA的年度PPBE过程中，规划阶段主要是为NASA提供未来发展的总体框架及发展评价和报告基准，对于规划的某些特定方面以及规划本身均着眼于未来10年甚至更长时间；立项阶段主要考虑如何将执行规划转变为今后5年内能够实现NASA战略目标的可执行项目群（Program）和项目（Project）；预算阶段主要是提前制定后年的预算，NASA每年都有3项预算工作在同时进行，即执行中的当年预算，正在接受美国行政管理与预算局-总统-国会审查的下一年预算，NASA总部根据各航天中心呈报的科研和工程项目预算汇总与平衡后的后年预算；执行阶段是确保预算资金分配到NASA的各个项目及各下属部门，并管理预算资金用于实现项目的既定目标。从PPBE的立项阶段到最后的执行阶段，年度PPBE系统流程是与NASA各项目管理流程同步进行的，二者相辅相成。另外，挣值管理（EVM）等项目管理的经典方法也贯穿于年度PPBE立项阶段至执行阶段的流程中。
一、规划阶段
规划阶段的工作包括分析可能会影响NASA的技术、内外部条件和不利因素等，考察针对这些因素作出的战略调整，确定长期的战略目标和短期的绩效目标。规划阶段分为5个步骤。
（1）内部/外部调研及分析
NASA必须搜集政府各方面对NASA战略管理的需求以及NASA内部对战略管理的需求。
（2）制定战略规划
制定NASA的战略管理手册、战略规划及组织机构，为制定其它管理支持文件提供指导和参考。其中，战略规划每隔3年进行版本更新，战略管理手册和组织机构根据需要进行更新。
（3）制定年度绩效目标
在战略规划的基础上制定预算需求中各项目的年度绩效目标。
（4）制定执行规划
所有任务部和各航天中心将根据上述文件制定部门执行规划，任务部再通过与各航天中心的沟通协商逐一制定后续各项目的具体规划，并将每个项目中参与部门的责任和义务连接组成完整的系统，以保证指定的资源能够应用到已确定的优先事项和项目中；任务支持部在各航天中心的支持下制定总部各职能部门的执行规划，并负责提交总统管理议事日程中的相关内容。
（5）制定战略规划指南
项目群分析及评估办公室将上述已成文的战略规划、执行规划、优先事项次序、研究和评价及绩效考核措施等集合编撰为战略规划指南，提供给各控制账目经理。
二、立项阶段
立项阶段的任务包括对项目群/项目的定义与分析以及对项目群/项目实施期内资源需求的分析，对项目群/项目替代方案的评价以及对每个方案的风险评估。此外，立项过程中还需根据已明确的优先事项次序平衡并整合不同项目群之间的资源。立项阶段分为4个步骤。
（1）制定项目群及资源指南
各控制账目经理领取战略规划指南并将其转化为纲领性指南，同时还为项目群/项目经理和各航天中心提供额外的指南，其中包括NASA基于航天中心层面为项目资金和直接全时当量制定的基本控制措施，项目群/项目经理将这些措施应用于项目的策应分析、计划调整和问题分析等。制定该指南的目的是督促控制账目经理整合所有项目群/项目/任务支持各类指南，防止各航天中心收到多个版本且相互冲突的指南。
（2）制定项目群分析及其策应报告
各控制账目经理需确定其管理的项目群/项目应完成的任务、过剩或不足的能力与生产力、资金削减是否会带来冲击或是否需要增加资金投入。报告中提出由控制账目经理推荐的5年预算期内的战略框架和今后几年的发展项目，论证各规划项目如何利用已分配的资源。报告还包括为绩效预算而开发的绩效承诺产品以及根据需求编制的各类问题报告。
（3）制定局内问题清单
项目群分析及评估办公室通过总结和分析确保战略规划指南与项目群及资源指南的一致性，保证在制定的时间内应用已确定的资源，协调不同任务部之间对可调配资源的需求、不同航天中心的能力和生产力，实现纲领性与制度性需求之间的平衡关系，确定需提交战略管理委员会进行讨论和确定的重大问题。
（4）制定项目群决议备忘录
三、预算阶段
预算阶段的主要任务是制定和论证提交给美国行政管理与预算局及国会的预算方案，具体包括资源分配体系，准备国会预算论证报告。预算阶段分为4个步骤。
（1）制定纲领性与制度性指南。各控制账目经理负责资源分配并提供指南（所有项目群决议备忘录的反映）。资源分配涉及到具体项目中的细节问题，使各航天中心能够依据该指南调整预算。
（2）制定向美国行政管理与预算局提交的预算方案。各控制账目经理根据NASA首席财务官办公室的指示制定预算方案，而后将其提交给行政管理与预算局。此时的方案还仅是决策预案。方案制定时，规划/立项信息转化成一组完整的预算论证数据序列。首席财务官办公室及项目群分析与评估办公室确定方案能否符合NASA的战略目标，确保预算符合所有项目群决议备忘录中的决议以及行政管理与预算局指导性文件的要求，并且确保方案的合理性、执行性和辩护性（defensible）。此外，作为项目群分析及评估办公室提交稿的一部分，预算年度内的绩效规划草案也需提交。定稿后，绩效规划还要根据需要作出调整并重新提交。
（3）制定总统预算中相关预算方案。首席财务官办公室一方面要回答行政管理与预算局对其预算方案的质询，对被削减的预算进行申诉；另一方面要回复所有任务部提出的意见和建议，解决相关问题。随后编撰提交国会的预算论证报告，其中要写明预算需求及符合国会拨款委员会要求的详细进度安排。
（4）国会对NASA审核拨款。NASA将国会预算论证报告纳入总统预算咨文上报国会，并为总统预算咨文中NASA的预算内容进行辩护，同时还要随时关注NASA拨款议案的制定对总统预算咨文的反应。
此外，NASA还要尝试了解国会纳入委员会报告和条例中关于国会对国会资金意向的指南，当报告和条例与指南中的内容相似时，需对总统预算进行及时调整。国会两院的授权委员会（预算委员会）及其几个小组委员会对NASA的预算与开支项目逐项进行研究，遇到意见相左时则召开两院授权委员会联席会议，共同制定对NASA的最高拨款额，有时还就资金用途加以限制或附加先决条件。然后把这些决定转给两院拨款委员会审查执行，各拨款委员会也有权调整NASA的预算申请额度。最后定下来的拨款额度是NASA后年的实际开支额。由于预算过程是逐年滚动式的，所以NASA每年都可得到后年的概算数字，并可凭借这些数字制定其未来5年的预算计划。
四、执行阶段
执行阶段主要工作是进行费用管理，即对前几个财年费用的执行情况进行评估总结，并在此基础上对当前财年的费用进行分配和控制管理。与年度PPBE的前3个阶段不同，执行阶段的工作是针对之前和当前财年，而前3个阶段的工作主要针对今后几个财年。在对当前财年的费用支配之前，NASA必须取得法案的授权，并且授权费用也已得到财政部的担保。执行阶段分为5个步骤。
（1）运行规划的制定及其更新调整
国会运行规划、局内运行规划及局内执行规划是3个最基本的执行参考文件，以确保拨款的用途符合NASA的目标和国会的命令。国会运行规划是NASA、预算局、国会三者之间达成的共识；局内运行规划是以国会运行规划为基础的内部规划文件，包含更多的详细信息并涉及所有的项目群/项目；局内执行规划是在局内运行规划基础上制定的详细财政规划。
（2）费用分配及控制
确定NASA的费用分配和控制规定，以及对处理任何潜在或事实上的违规行为的要求。
（3）绩效分析
要对NASA所有的承诺、债务以及支出进行记录，每项的记录、分析都有不同的要求，必须遵守NASA财务政策以及《反超支法案》中的相关条款。
（4）报告的要求
由于在立法、制度及其它政策和指导方面的需求，使NASA要向各类外部机构，主要是政府相关部门提交关于财务管理、预算、绩效及相关内容的12份报告。NASA需要每季度提交一份财务报表，还需提交一份年度财务报表；财政部应收账款及债务催收报告必须遵守《债务催收法案》和《债务催收改进法案》的规定等。
（5）绩效与财务报告
NASA绩效与财务报告是一份关于该机构在计划、管理与预算的年度目标与长期目标的实现过程中绩效表现的详细年度回顾报告。报告由首席财务官办公室负责撰写，NASA所有的项目和支持办公室均参与。报告全文共包括管理探讨与分析、详细的绩效数据以及财务信息。该报告除满足政府的要求外，也是NASA成果的体现，可作为公共宣传的文件。
