航天員在太空中完成不同任務時穿不同類型的衣服。不論是準備發射，在航天飛機上工作，在空間站裏工作，在艙外工作或返回地球登陸時，航天員為了舒適和保護都要穿適當的衣服。
航天服一般由服裝、頭盔、手套和靴子等組成。它可分為彈射救生服、艙內航天服和艙外航天服；按服裝內的壓力分，有低壓航天服與高壓航天服兩種；從結構上來說，可以分為軟式、硬式和軟硬結合式航天服。
飛船軌道飛行時，航天員一般不穿航天服。航天員在飛船艙內活動時需穿艙內航天服。它一般是軟式航天服，由裏往外共有6層。第一層是最貼身的一層，是由純棉布或棉麻布的內衣褲，質地柔軟、透氣。第二層是用羊毛製品或合成纖維片製成的保暖層。第三層是由微細管道連接在衣服上製成的通風散熱係統。在人體與外界隔絕的情況下，它可以把人體產生的熱量、水汽和各種氣味排出體外。第四層是氣密加壓限製層，它用於充氣加壓，使身體有足夠的壓力。第五層是隔熱層，它由5～7層塗鋁的聚脂薄膜構成，主要防護外部熱量往裏輻射。最外一層是外罩層，它要求所用材料必須耐高溫，而且耐磨損力強。可供選擇的裝備包括尿收集裝置、眼鏡、通信耳機、嘔吐袋、手電筒、瑞士軍刀、鋼筆和鉛筆、儲物袋、表、食物和飲料瓶。這種壓力服具有良好密封調壓、通風散熱、排濕等功能和足夠的強度。如果船艙大氣壓力、氣體成分控製失效，艙內航天服可作為應急救生衣。飛船軌道飛行時，航天員一般不穿航天服。在航天飛機和國際空間站的工作艙裏可穿著襯衫進行實驗或工作。襯衫是休閑式長袖或短袖高爾夫球衫。褲子上有尼龍粘帶，可以將袋子或食物托盤粘住。航天員也能選擇穿短褲。但是有時他們要穿漂亮的飛行服，比如在接受地麵采訪時。由於太空漂浮時鞋子不是必需的，因此航天員們都穿拖鞋。
在外太空工作時需要穿著艙外用航天服，以給航天員提供必要的生存、活動和舒適的環境。這種服裝有九層保護，可為航天員供氧，並防護宇宙中極限溫度、碎片和流星的傷害。
太空服的外殼是由幾層組成的。俄羅斯製造的太空服的最外麵是一層不怕火的保護層，裏麵是由雙麵塗膠材料、滌綸和五層類似軟箔片的鋁片製成的襯裏。在太空服的裏麵航天員通常要穿上針織內衣，再穿上網狀彈力連身衣，內有冷卻水循環，使體溫不致過熱。這種設計極其複雜的太空服可以適合不同身高、體重的人穿著，是用一根可調性小皮帶調節，使之完全合航天員之身。為此袖子和褲腿最外層留有幾個小孔，用東西扣緊。試驗表明，這種太空服密閉性很好，預留的小孔也絲毫沒有損害對太空服密閉性的要求。而美國人的太空服要為每位航天員量體裁衣。穿上太空服不能有任何彎曲動作。彎胳膊都很難，下蹲就更不可能了。但因為航天員在太空中是遊動著的，他們無須彎曲或伸展手腳。太空服裏有足夠的氧氣、能量和其它消耗品，可保證航天員在外太空行走8小時（通常的太空行走計劃都是少於8小時的）。太空服能夠再充電使用24小時，然後就需要送回地麵進行調測了。
航天員的鞋隻有一個號碼，都是45碼。如果鞋太大，就在裏麵安個墊兒。在太空中基本不用走路，所以鞋是否合腳並不很重要。航天員的手套靠密閉軸承是可以摘取的。戴著這種手套甚至可以接觸溫度高達150℃的物體。掌部用的是凸紋橡膠，這樣航天員在進入太空後手不致在把手上打滑。航天員頭戴的密封罩上有三層防碎玻璃——冰球場上的透明防護欄用的就是這種玻璃。最外層玻璃上鍍了一層真金，可以反射太陽光線。密封罩的頂部也開有一個舷窗，是用來仰望上麵的。兩側各安有一個照明器，以便在黑暗中工作。俄羅斯女航天員捷列什科娃進入太空穿的太空服袖子上有一個小鏡子。別小看這麵小小的鏡子，它的用途可大著呢。航天員胸部安裝有一台生命保障係統控製儀。借助這麵鏡子航天員可看到儀器顯示。如今太空服上的這種鏡子已不再固定在袖子上，而是用一根橡皮筋紮在袖子上的。在另一隻袖子上安有氧氣消耗量記錄儀。穿著太空服可以在空間站外工作7個小時，一件太空服可以進入太空15次。生產這樣一件太空服大約要半年時間。據估計，美國人的一件太空服價值約1100萬美元。
俄羅斯的太空服重105公斤，而美國人的太空服比這還要重15公斤。生產出的太空服都要經過試驗。試驗者被帶入一間真空房間，被掛在一個鉤子上，以便製造失重效果。
據《科學時報》報道，我國首批進入太空的航天員的航天服已經製作完成，並經過哈爾濱工業大學機器人係統的測試。