Astronauții operează nave spațiale, organizează operațiuni, efectuează reparații ale echipamentelor și lucrează cu oameni de știință pe proiecte de cercetare. Un echipaj de nave spațiale din NASA este format din aproximativ cinci astronauți, fiecare având sarcini specifice.
Fiecare nava spatiala are comandant si pilot; ambii sunt responsabili pentru supravegherea zborului. Comandantul are autoritatea principală, iar slujba lui implică supravegherea misiunii și asigurarea siguranței membrilor echipajului pe tot parcursul zborului. El manevrează nava spațială cu ajutorul pilotului.
Specialiștii în misiune se ocupă de diverse sarcini zilnice pentru a menține vehiculul funcțional și locuibil pentru echipaj, inclusiv programarea activităților echipajului, monitorizarea echipamentului și gestionarea inventarului de produse alimentare. Aceștia lucrează alături de specialiști în sarcină utilă, care sunt uneori incluse în misiunile spațiale pentru a-și îndeplini sarcini neobișnuite. Specialiștii în misiune sunt, de asemenea, instruiți pentru a repara echipamentele de ultimă oră în spațiu. Aceștia efectuează reparații exterioare prin utilizarea unui sistem de manipulare la distanță sau prin deplasări în spațiu, ceea ce înseamnă că se află în afara navei spațiale. Piloții îi ajută, de obicei, pe specialiștii în misiune atunci când repararea echipamentelor și recuperarea sateliților.
În timp ce astronauții nu sunt direct responsabili cu gestionarea proiectelor de cercetare, asistența lor este esențială pentru munca oamenilor de știință. Acestea ajută oamenii de știință în îmbunătățirea designului de cercetare folosită în spațiu și oferă consiliere cu privire la modul de abordare a situațiilor dificile.