航天员在太空中完成不同任务时穿不同类型的衣服。不论是准备发射，在航天飞机上工作，在空间站里工作，在舱外工作或返回地球登陆时，航天员为了舒适和保护都要穿适当的衣服。
航天服一般由服装、头盔、手套和靴子等组成。它可分为弹射救生服、舱内航天服和舱外航天服；按服装内的压力分，有低压航天服与高压航天服两种；从结构上来说，可以分为软式、硬式和软硬结合式航天服。
飞船轨道飞行时，航天员一般不穿航天服。航天员在飞船舱内活动时需穿舱内航天服。它一般是软式航天服，由里往外共有6层。第一层是最贴身的一层，是由纯棉布或棉麻布的内衣裤，质地柔软、透气。第二层是用羊毛制品或合成纤维片制成的保暖层。第三层是由微细管道连接在衣服上制成的通风散热系统。在人体与外界隔绝的情况下，它可以把人体产生的热量、水汽和各种气味排出体外。第四层是气密加压限制层，它用于充气加压，使身体有足够的压力。第五层是隔热层，它由5～7层涂铝的聚脂薄膜构成，主要防护外部热量往里辐射。最外一层是外罩层，它要求所用材料必须耐高温，而且耐磨损力强。可供选择的装备包括尿收集装置、眼镜、通信耳机、呕吐袋、手电筒、瑞士军刀、钢笔和铅笔、储物袋、表、食物和饮料瓶。这种压力服具有良好密封调压、通风散热、排湿等功能和足够的强度。如果船舱大气压力、气体成分控制失效，舱内航天服可作为应急救生衣。飞船轨道飞行时，航天员一般不穿航天服。在航天飞机和国际空间站的工作舱里可穿着衬衫进行实验或工作。衬衫是休闲式长袖或短袖高尔夫球衫。裤子上有尼龙粘带，可以将袋子或食物托盘粘住。航天员也能选择穿短裤。但是有时他们要穿漂亮的飞行服，比如在接受地面采访时。由于太空漂浮时鞋子不是必需的，因此航天员们都穿拖鞋。
在外太空工作时需要穿着舱外用航天服，以给航天员提供必要的生存、活动和舒适的环境。这种服装有九层保护，可为航天员供氧，并防护宇宙中极限温度、碎片和流星的伤害。
太空服的外壳是由几层组成的。俄罗斯制造的太空服的最外面是一层不怕火的保护层，里面是由双面涂胶材料、涤纶和五层类似软箔片的铝片制成的衬里。在太空服的里面航天员通常要穿上针织内衣，再穿上网状弹力连身衣，内有冷却水循环，使体温不致过热。这种设计极其复杂的太空服可以适合不同身高、体重的人穿着，是用一根可调性小皮带调节，使之完全合航天员之身。为此袖子和裤腿最外层留有几个小孔，用东西扣紧。试验表明，这种太空服密闭性很好，预留的小孔也丝毫没有损害对太空服密闭性的要求。而美国人的太空服要为每位航天员量体裁衣。穿上太空服不能有任何弯曲动作。弯胳膊都很难，下蹲就更不可能了。但因为航天员在太空中是游动着的，他们无须弯曲或伸展手脚。太空服里有足够的氧气、能量和其它消耗品，可保证航天员在外太空行走8小时（通常的太空行走计划都是少于8小时的）。太空服能够再充电使用24小时，然后就需要送回地面进行调测了。
航天员的鞋只有一个号码，都是45码。如果鞋太大，就在里面安个垫儿。在太空中基本不用走路，所以鞋是否合脚并不很重要。航天员的手套靠密闭轴承是可以摘取的。戴着这种手套甚至可以接触温度高达150℃的物体。掌部用的是凸纹橡胶，这样航天员在进入太空后手不致在把手上打滑。航天员头戴的密封罩上有三层防碎玻璃——冰球场上的透明防护栏用的就是这种玻璃。最外层玻璃上镀了一层真金，可以反射太阳光线。密封罩的顶部也开有一个舷窗，是用来仰望上面的。两侧各安有一个照明器，以便在黑暗中工作。俄罗斯女航天员捷列什科娃进入太空穿的太空服袖子上有一个小镜子。别小看这面小小的镜子，它的用途可大着呢。航天员胸部安装有一台生命保障系统控制仪。借助这面镜子航天员可看到仪器显示。如今太空服上的这种镜子已不再固定在袖子上，而是用一根橡皮筋扎在袖子上的。在另一只袖子上安有氧气消耗量记录仪。穿着太空服可以在空间站外工作7个小时，一件太空服可以进入太空15次。生产这样一件太空服大约要半年时间。据估计，美国人的一件太空服价值约1100万美元。
俄罗斯的太空服重105公斤，而美国人的太空服比这还要重15公斤。生产出的太空服都要经过试验。试验者被带入一间真空房间，被挂在一个钩子上，以便制造失重效果。
据《科学时报》报道，我国首批进入太空的航天员的航天服已经制作完成，并经过哈尔滨工业大学机器人系统的测试。