Sesja nagraniowa do Space Oddity, która odbyła się 20 czerwca 1969 roku, była jedną z nielicznych okazji, kiedy wszyscy zaangażowani w projekt czuli, że uczestniczą w wydarzeniu historycznej wagi. Gus wspomina: „Kiedy weszliśmy do studia, dokładnie wiedzieliśmy, czego chcemy – wszystko, co do dźwięku, było precyzyjnie zaplanowane”. Ostateczny rezultat okazał się jednak nieco inny, głównie ze względu na kilka szczęśliwych zbiegów okoliczności. Gitarzysta Mick Wayne myślał, że skończył już swoją część i właśnie miał przestroić basową strunę swojego gibsona E-335, ale Dudgeonowi spodobał się efekt zwichrowanej nuty podbitej echem i poprosił muzyka, by powtórzył ją przy kolejnym podejściu. Rick Wakeman, który grał na melotronie, przyznał, że była to „jedna z sześciu sytuacji w mojej karierze, kiedy włos jeżył mi się na karku, a ja wiedziałem, że biorę udział w czymś niezwykłym. Przy okazji Space Oddity przytrafiło mi się to po raz pierwszy”. Terry Cox pamięta, że wszyscy zgadzali się co do tego, że tym razem istnieje szansa na prawdziwy przełom. „To podniecenie zdecydowanie udzielało się także mnie”.
Poczucie wielkiego wydarzenia potęgowała obecność Calvina Lee, który czekał, by popędzić z taśmami do masteringu. „Pamiętam, jak natychmiast pognał do fabryki – mówi Dudgeon. – Tak wtedy to działało”.
Mniej niż trzy tygodnie po zakończeniu sesji singiel został wytłoczony i wydany, przy entuzjastycznym odbiorze krytyki. Jedna z najlepszych recenzji wyszła spod pióra Penny Valentine z „Disc”, której zdanie nie tylko było cenione, ale która miała również nosa do hitów i zapowiadała, że nagranie Bowiego „powali wszystkich na kolana”.
Nie licząc dopracowania sesji nagraniowej, wokół utworu panował jednak chaos. Amerykańscy decydenci z Mercury’ego byli całkowicie pewni perspektyw singla, który pozwalał dać zielone światło do prac nad albumem (rozpoczęły się one 20 lipca). Jednak w brytyjskiej części wytwórni, Philipsie, wszystko stało na głowie. Szef muzyczny w Wielkiej Brytanii, Leslie Gould, wiedział już, że ma odejść ze stanowiska, tak więc kontrolę nad sesją przejął Essex – publisher Davida. Plany były mimo wszystko dość dokładne; według Viscontiego szczegóły dotyczące płyty Bowie omówił na spotkaniu z Davidem Platzem. „Poprzedni album Davida zahaczał o wszelkie możliwe style muzyczne, a nowy, mistrzowski plan zakładał, że tym razem musi pozostać wierny jednemu”, mówi gitarzysta Tim Renwick. Visconti stawiał na brzmienie folkowo-rockowe, oparte na dwunastostrunowej gitarze Davida, i zaproponował wykorzystanie zespołu Micka Wayne’a, Junior’s Eyes, który ostatnio produkował. Byli ciekawi, młodsi i mniej kosztowni niż zwykli muzycy sesyjni, „po prostu kolesie, z którymi można było miło spędzać czas”. Zespół – do którego ostatnio przyłączył się Renwick i perkusista John Cambridge – niewiele wiedział o Davidzie. „Znaliśmy tylko Laughing Gnome, nie wiedzieliśmy więc, czego się spodziewać”.
Podczas nagrywania albumu dla Deram Davis był na tyle pewny siebie, że nadzorował kwestie muzyczne; tym razem wydawało się jednak, że stracił tę pewność. Jak wspomina Renwick, podczas wstępnej rozmowy grupa oceniła go jako „nieco nerwowego i niepewnego siebie. Był inny niż artyści solowi – wielu artystów solowych jest przebojowych i egocentrycznych, on zupełnie taki nie był”. David wahał się na temat tego, czego dokładnie chce. „Dawał mało wskazówek – mówi Renwick. – To było dziwne, że nie było kogoś, kto mówiłby: »To poszło dobrze, a to źle«”.
John Cambridge został perkusistą Davida na następne dziewięć miesięcy, uznanych za najważniejsze w muzycznym rozwoju wokalisty. Wtedy, zgodnie z legendą, David był „człowiekiem z lodu”: walczył z wewnętrznymi demonami, wykorzystywał i porzucał muzyków jak zużyte kostki do gitary. Na przekór temu Cambridge uważał, że David był żywiołowy i zabawny, „ale nie przebojowy”. Lubił być prowadzony za rękę, tym razem przez swoją nową dziewczynę, która tego lata nie odstępowała go na krok.
Visconti, mimo że był pełen entuzjazmu, również nie kwapił się, by przejąć kontrolę. „Nie byłem wtedy zbyt dobrym producentem i nie zajmowałem się jeszcze inżynierią dźwięku. Zrobiłem tylko pierwszy album Tyrannosaurus Rex i płytę Junior’s Eyes”. Jego brak doświadczenia nie umknął uwadze zespołu. Wszyscy go lubili, ale uważali, że, jak mówi Renwick, „był nieco zbyt miły”. Album, który wyłonił się z tych pozornie nieukierunkowanych sesji, nie był przeznaczony na orkiestrę; był improwizowany, przygotowywany na gorąco, co zapewniało mu wspaniałe napięcie. Bo nawet jeśli Bowie odwracał się od hipisowskich wartości, polegał na ludziach takich jak utalentowany, chaotyczny i „narkotyczny” Mick Wayne, by pomogli kształtować i rozwijać jego wizję.
Sesje w Trident Studios, w maleńkiej uliczce Soho, odbywały się latem i wczesną jesienią. Zabukowano je bez określania, jakie konkretnie utwory zostaną nagrane. Codziennie rano David siadał ze swoją dwunastostrunową gitarą i mówił: „Mam coś takiego”. Po kilkakrotnym zagraniu piosenki w wersji akustycznej uśmiechał się do zespołu i pytał: „Spróbujemy?”. Jego numery akustyczne, grane z pomocą Keitha Christmasa, wymagały jeszcze mniej zaangażowania. W ten właśnie sposób powstał drugi album Davida Bowiego.
Krążek, który Visconti opisuje jako „pod wieloma względami osobisty i ciepły, ale miejscami niestaranny”, jest w dyskografii Bowiego wyjątkowy. Starannie dopracowanym słowom towarzyszył luźny, włóczęgowski podkład, w piosenkach takich jak Unwashed and Somewhat Slightly Dazed przywodzący na myśl pierwsze elektryczne sesje Boba Dylana. Inne oczywiste papierki lakmusowe to Tim Hardin – którego krystaliczne, schodzące akordy powtarzane są w Cygnet Committee i Wide Eyed Boy From Freecloud – albo duet Simon & Garfunkel: w Letter to Hermione słychać echa Mrs. Robinson. Efekt końcowy pokazuje takiego Davida Bowiego, jakiego zapamiętali wszyscy z tamtych czasów: skoncentrowanego, ale pasywnego, intrygującego, lecz zamkniętego w sobie.
Brak siły przebicia, z którym borykał się David, spowodowany był głównie zawirowaniami w jego życiu prywatnym: kontaktami z Lee, Mary i Angelą. Visconti mówi: „Calvin Lee był zauroczony Davidem – jego cichy plan zakładał, że zostaną parą. Ale pojawienie się Angie całkowicie zaprzepaściło taką możliwość”. Od strony biznesowej również panował lekki chaos: Calvin Lee działał półoficjalnie, po godzinach rozsyłał egzemplarze promocyjne singla i starał się zapewniać wsparcie podczas sesji, czemu na przeszkodzie stawał, jak mówi Visconti, „amerykański głupek” Robin McBride z Mercury’ego. „Koleś pokazał się w drzwiach i powiedziano nam, że teraz wszyscy przed nim odpowiadamy. A ja nim pogardzałem”.
W ciągu kilku tygodni po wydaniu singla atmosfera pozostawała napięta. Jeszcze przed rozpoczęciem sesji David wyznał Viscontiemu, że Ken Pitt jest dla niego zbyt oldschoolowy i że po zakończeniu nagrań zrezygnuje z jego usług. Tymczasem Pitt aktywnie wspierał promocję singla, wysyłał uprzejme listy do mediów: radia BBC i Top of the Pops, wzmagając swe wysiłki próbą wykupienia części nakładu, za pośrednictwem typa, który obiecał podbić pozycję singla w „Record Retailer” za sto funtów. Pitt zgodził się, wręczając mu w końcu w sumie sto czterdzieści funtów, jednak singiel przepadł gdzieś na Top 40. Do dziś Pitt wstydzi się nieco tego epizodu. Według niektórych świadków to właśnie zniesmaczenie Pitta tą poniżającą sytuacją było głównym powodem niepowodzenia. „Ken był zbyt wyrafinowany – mówi Olav Wyper, późniejszy dyrektor generalny Philipsa. – Myślał, że receptą na zdobycie hitu jest wsadzenie komuś do kieszeni pieniędzy. A to nie wystarczało”.
Wydaniu amerykańskiemu towarzyszyło