太空醫院是人類設立在永久性太空城中，為進入太空生活和旅遊的人看病以及治療地球上人類疑難病症的救治中心。它將利用太空軌道資源、真空資源、輻射資源、失重和微重力資源、太陽能資源、高低溫資源等一切可以利用的太空資源開展醫療救助活動。
太空醫院的外形呈橢圓形，其內部按照病理專科的設置分五個相互隔離的功能區，在橢圓體的軸線上有三條通往太空城主要生活區、旅遊區、科學研究區和種植生產區的通道，使太空醫院和太空城聯係在一起。
事實上，把生病的宇航員送回地麵醫治存在兩個問題，一是可能因時間問題而危及宇航員的寶貴生命；二是把生病的宇航員從太空送回地麵，花費是非常昂貴的，一般約需2至3億美元。有沒有“近水救近火”和相對便宜的辦法呢？有，那就是建造太空醫院。
但是，事情並不那麼簡單，在地麵上很容易處理的疾病，在太空可能變得很複雜，如傳染病如何隔離，生病宇航員的工作誰來替代？還有，在太空能對病人進行準確診斷和醫療嗎，如地麵上常用的透視方法——X射線會發生什麼變化？如何準確診斷？血液檢驗中能使用地麵上的生化指標嗎？特別是在太空能進行手術嗎？這一些都需要進行探討和實驗。
為探索能否在太空進行手術，前蘇聯曾在拋物線飛行的飛機上，進行過失重狀況下的外科手術試驗。那是對一隻兔子進行局部麻醉後的開腹手術。試驗初步證明可以在失重環境中進行外科手術。不過，航天器上空間狹小，不容許建設大手術室和手術台；同時，人在太空飛行中免疫力降低，手術必須在絕對無菌環境中進行。根據這些特點，研究人員研製了一種在失重環境中進行外科手術的手術艙，這是用透明氟塑料片製成的袖套式抗菌外科手術艙，一般裝有2至3對手術手套。根據手術的需要，可隨時改動和擴展。內有袖套式止血帶和注射器，將需要止血或手術的部位伸進去就可止血和注射麻醉劑。小巧輕便的手術器械用尼龍搭扣貼在艙壁上。手術時，醫生將雙手插入手術套中，用手術器械進行手術。
太空醫院隻能設在大型航天器上，對於小型航天器上的宇航員，如果生病，仍然需要送回地麵或送至太空醫院醫治。
另外，營救在太空遇險宇航員的“太空營救車”，也可將生病的宇航員接回地麵。將來，隨著進入太空的人數的增多，特別是太空旅遊業的興起，也可專門設置“太空救護車”，平時將其放在太空飛行平台上，也可放在地麵上，它們經常處在可飛行狀態，一旦接到救護信號，便可立即前去救護。
太空醫院和太空救護車的設立，將可解除宇航員和遊客在太空生病的後顧之憂。
目前，處理宇航員在太空飛行中出現的各種疾病，采取“天—地”聯合門診的辦法，即由地麵控製中心采取遙感遙測的方法對宇航員的各種心理和生理參數進行檢測，發現小毛病就由宇航醫生在地麵作出診斷，告知宇航員服用座艙內備用的救急藥品，發現大毛病立即從太空召回，到地麵醫療中心就診。
這種“遠水不能解近渴”的太空醫療的辦法，已越來越不適應長期太空載人飛行，成為了目前急需解決的一個航天醫療難題。