Les astronautes pilotent des engins spatiaux, organisent des opérations, effectuent des réparations d'équipements et travaillent avec des scientifiques sur des projets de recherche. Un équipage de vaisseau spatial de la NASA se compose d'environ cinq astronautes, chacun ayant des tâches spécifiques.
Chaque vaisseau spatial a un commandant et un pilote ; les deux sont responsables de la supervision du vol. Le commandant de bord a l'autorité principale, et son travail consiste à superviser la mission et à assurer la sécurité des membres d'équipage tout au long du vol. Il manœuvre le vaisseau spatial avec l'aide du pilote.
Les spécialistes de mission gèrent diverses tâches quotidiennes pour que le véhicule reste fonctionnel et habitable pour l'équipage, y compris la planification des activités de l'équipage, la surveillance de l'équipement et la gestion de l'inventaire alimentaire. Ils travaillent côte à côte avec des spécialistes de la charge utile, qui sont parfois inclus dans des missions spatiales pour effectuer des tâches inhabituelles. Les spécialistes de mission sont également formés pour réparer des équipements de pointe dans l'espace. Ils effectuent des réparations extérieures à l'aide d'un système de télémanipulation ou en effectuant des sorties dans l'espace, ce qui signifie qu'ils sortent du vaisseau spatial. Les pilotes aident généralement les spécialistes de mission lors de la réparation de l'équipement et de la récupération des satellites.
Si les astronautes ne sont pas directement en charge de la gestion des projets de recherche, leur aide est essentielle au travail des scientifiques. Ils aident les scientifiques à améliorer la conception de la recherche utilisée dans l'espace et donnent des conseils sur la façon de gérer les situations difficiles.