1、保證航天飛機的正常執行
航天員在太空的首要任務是要保證航天飛機的正常執行，這樣才能執行其它的任務。
2、釋放衛星和回收衛星
航天員在太空可以釋放衛星或利用航天器上的機械臂將有故障的衛星“抓”回來，進行維修。
3、進行科學試驗
航天員在太空，可以利用空間的特殊環境，進行很多科學實驗，具體地說，包括以下三部分內容：
（1）空間生命科學試驗－觀察航天員在失重環境下機體出現的生理、生化變化，探討其機理和驗證防護措施的有效性研究動物和植物在太空環境中的生長、發育和變異等。
（2）空間科學的研究－航天員在航天器上可以操作各種觀察和測量設備，對地球環境、太陽、月球面、地球磁場、電離層、大氣層等進行深層次的觀察與研究，透過載人航天器上的天文望遠鏡，進一步揭示天體的真實面貌。
（3）對地球進行觀察－航天員利用遠離地球的有利條件，可對地球表面進行全面的觀察、攝影和光譜測定。透過這些工作，收集有關地球自然資源、地質地貌、大氣層狀態、耕地季節變化、世界海洋變化、水生生物狀態、沙漠植被作物覆蓋、森林的覆蓋與儲量等資訊。
4、太空生產
可以利用太空獨特的失重環境，研究、加工和生產在地球上不能生產的、性能優良的新材料和新產品。
5、組裝太空站
國際空間站是有史以來規模最龐大、設施最先進的“人造天宮”，宇航員必須將組裝的部件送上太空，並進行艙外活動，將它們組裝起來。
