美国宇航员的系统训练工作始于1959年，训练针对发射载人航天器的具体情况进行。美国到目前为止已研制成5种载人航天器型号，计有：水星号飞船、双子星座飞船、阿波罗飞船及其登月舱、天空实验室和航天飞机。宇航员的训练按这些具体型号的需要实施。其地面模拟实验及训练设备随载人航天器各个型号的需要有增有减。最初两年，水星号飞船的宇航员以兰利航天研究中心和发射场为基地进行训练，19Q年在休斯顿建成约翰逊训练中心之后，就以这个基地为主进行各个型号飞行器的宇航员训练。到1988年为止，乘美国载人航天器发射到太空的人（包括非美国人）共213人次，其中：水星号飞船6人次（含2名亚轨道飞行）；双子星座飞船20人次；阿波罗33人次，其中12人次登月球；美前苏联合飞行3人次；天空实验室9人次；航天飞机142人次。他们都在休斯顿约翰逊中心受过训练。在此基地接受训练的人还包括非职业性宇航员，即载荷专家和“平民太空旅游者”。
宇航员的基础性训练
前苏联自称基础性训练目的有三：一是增强宇航员对航天因素的机体耐力；二是使宇航员对载人飞行器座舱环境产生适应性；三是提高宇航员的航天知识和工作能力。
1.身体素质锻炼及训练：因为被选上的宇航员都有第一流的身体素质，在训练期间主要是要保持其基础条件，加强日常的锻炼和日程安排，所以在宇航员的训练期间，其日常时间安排既要科学又要紧凑。前苏联所制定的基础训练日常安排是这样的：每天早晨体操20～40分钟；每天体质锻炼时间不低于3～4小时，包括集体运动或竞赛等；每周有3～5次基础知识和航天知识课程，每次2小时。此外在某个宇航员值勤或正常休假时也有一定的体质锻炼的安排，以保持体力。
前苏联宇航员的体质训练的项目是多样化的，但着重于体操和体力活动。其中包括节律性活动（定时定动作的规律性运动）和非节律性运动，如行军、跑步及各类球赛、游泳、爬山、滑雪、跳伞等运动项目。在体质训练中也经常使用体育运动器械，如伏虎（按一个水平旋转）、翻筋斗器具（按两个不同方向的平面旋转）、弹性跳跃网、木马、秋千和单双杆等设备和室内全套身体锻炼设备等。
在训练方法上分别不同情况有集体活动和个人单个训练两种，个人训练主要是针对某个具体被训对象的特点、水平和差异情况进行的训练项目，使其具备全面合格的身体素质，共同完成训练计划。
2.基础理论及有关航天知识的学习和训练：前苏联宇航员在训练期间，要按计划进行航天技术及其它有关理论学习，这些课程包括航天所需要的有关宇宙、大气、天文、天象、气象、地球物理、空气动力学、飞行动力学、火箭及载人航天器设计原理、载人航天器系统和部件结构、导航及控制、通讯、遥测、遥控、数学及计算机等方面的理论知识。在学习方式上，除讲课外还进行参观和实习活动。航天驾驶员、飞行专家要参观或参加所要进行飞行的载人航天器型号的设计及各系统、部件的研制过程，科学家宇航员要参加有关专业的实验设计及地面实验过程。
其它基础理论知识，主要是医学、生理学、心理学、生物学和医务监护知识以及必要的医护操作技术知识。
3.飞行技术训练：虽然前苏联前几批宇航员的选拔都是从飞行员中选出的，但仍然要有飞行技术的基础训练项目。训练是在高性能喷气式飞机上进行的，目的是使受训者进一步熟悉飞行技术，适应空中环境，提高对加速度（超重）、失重（飞机抛物线飞行时可有短时间失重现象）、噪音、振动、角速度或角加速度（对人体前庭器官有影响和刺激，易眩晕）、狭小飞行环境和密闭性供氧人工大气环境等方面的耐力。同时也培养和训练驾驶员根据外方位物、仪表进行空中定位、动态操纵和控制飞行体的能力。
4.航天环境技巧动作训练：由于太空的失重环境，人的动作及起居住行都与地球上不同，而为适应这种环境就必须在地面上进行某些动作的训练。这种训练是在模拟失重条件下进行的，如饮水、进食方式，穿戴航天服装、头盔面罩的动作，书写、阅读、通讯及定向动作等。这是每个受训者的基础训练项目。
美国宇航员的基础训练跟前苏联宇航员的基础训练大同小异，也包括基础科学知识训练身体训练和一般飞刑，练。
双子星座飞船的宇航员训练大致分3个阶段进行的一般性训练，要进行6个月的科学知识学习，结合平时的身体素质锻炼。按照双子星座及阿波罗飞船的飞行计划，这批宇航员要比水星号飞船宇航员所学的科学知识广和深，如地质学、天文学、数学、飞行力学、基本的空气动力学、火箭发动机、电子计算机、惯性系统、，导航技术、导航与控制、通讯技术、飞船控制系统及实验室模拟技术、上层大气及宇宙物理学、生理学、航天医学生物学、飞行生理学和环境系统以及气象学等等，总计学习时间不少于568小时。
凡是参加阿波罗计划受训的宇航员，都要安排6个月的科学技术知识的学习与训练，其学习课程比双子星座飞船宇航员学习的课程要少些，因为在选拔时就已注意到宇航员本身的知识水平。阿波罗计划飞行的宇航员所要熟悉与掌握的科学知识主要有地质学、天文学、数学计算机、航天医学、高空大气和宇宙生理学、飞行动力学、气象学、制导与导航、火箭发动机和通讯技术等。学习这些基础课程主要是保证宇航员能完成阿波罗飞船的特殊航天任务，大多数课题是直接结合讨论飞船各个系统的基本特征进行的。如阿波罗飞船的制导与导航等等。学习与训练计划安排每周平均有3个半天的时间，在这项基础训练的同时，也要进行航天特殊环境因素耐力训练和救生训练。为了使宇航员熟悉超重、失重、噪音、振动、高低温、加压服和座舱压力变化等情况，并对这些特殊环境因素有适应性和忍耐力，要进行一定时间的模拟环境的试验性训练，以增强其适应性与耐力。阿波罗宇航员的救生训练要比水星及双子星座飞船宇航员训练严一些。计划规定要他们在热带地区、沙漠环境和水上各进行5天的特殊生存与救生训练项目，训练的目的是要使宇航员确信他们即使发生意外着陆，也会有能力生存到救援者到来之前，即生存到被营救时刻。每种训练分三个部分，即生存概念课题，使宇航员相信无论到什么地方或怎样的恶劣环境都有生存的可能；第二是如何生存，即生存方式，例如训练设计者要求被训练的人员在沙漠、稠密的森林、海洋上进行生存训练，自己制造蒸溜水，学习追捕和宰杀野生动物，并对其进行烹调，使它成为食物；第三是进行特殊环境生活的实际亲身体验。在水上训练救生时一般和出舱训练合并进行，但训练时间要相对延长。
为了熟知阿波罗飞船的各个系统工程结构及原理，要求宇航员与工程设计人员及生产企业有关人员进行接触，并在实际飞船上进行实验工作，然后要求每个受训宇航员作出飞船各个系统的报告，以考核其熟知程度。
航天特殊环境因素耐力训练
这项训练也可称之为生物医学训练，其目的是要提高人体对航天过程中特殊环境因素的适应能力。这些因素可分为三类：一类是太空物理环境，如真空、失重和辐射、温度交变等；一类是与载人航天器飞行动力有关的因素，如噪音、火箭冲击力（超重）、角加速度和角速度因素（影响人体前庭功能）；一类是载人航天器的狭小环境带来的特殊因素，如孤独和窄小的生活范围、人工气体、特殊食品和进食方式、生活时间节律的改变等等。
在载人航天中这三类都会遇到，但有的因素可用工程技术手段加以解决，对人体来说就不成为问题了，如真空、高低温度、辐射因素等；有些可部分解决，如超重、噪音、振动和刺激前庭器官的角速度及角加速度因素等；有些只能靠适应和锻炼采提高耐力，如失重、部分超重和前庭刺激因素、人工大气、狭小环境和生活节律改变等等。真正的训练适应耐力就是指后一类和第二类的一部分。
1.失重适应训练：失重或者说低重力是航天环境中主要特殊因素之一，人体进入太空后受失重环境影响较大，虽然可飞来飞去身轻如燕，但总感觉头晕脑胀，如不在地面加强训练和锻炼，很难在太空生活和执行航天任务。这项训练的目的就是使宇航员在航天前就体验失重环境，借以提高对失重情况下的稳定性，锻炼失重环境下生活和工作的适应性。
在这项训练中，基本是采用两种办法，一是在“失重飞机”中训练，一是在失重水池中训练（长期卧床法不常用，只是在研究失重或低动力条件下人体生理反应时才使用）。
所谓“失重飞机”就是使飞机进行搪物线式飞行，它可造成20～30秒钟的失重环境。前已讲过，在选拔中也使用这种方法，但那只是一次性考验，看被选者是否能适应这种短期失重条件。在训练中就不是一次两次地飞行了，要反复进行。为使宇航员适应与体验失重环境，还要求在短期失重中做一些航天时要求的动作，如进食、取物，和其它宇航员一起做共同性动作。一般这个训练项目反复进行30次左右后，被训者初试时的紊乱感觉就可消失，就可相对自如地做要求动作。
另一种训练方法是在一个大水池中进行。所谓“失重水池”也大小不等。小型水池只能使宇航员体验一下飘浮感觉，这并不是真正的失重，只是一种类似失重的浮力感觉，这种训练方法主要是要求宇航员在飘浮状态下完成航天时所需要做的各种动作。
2.超重耐力训练：超重环境，前已讲过它是由火箭起飞或载人航天器返回时的加速度引起的。这种环境因素对人体有较大的影响，不过火箭技术的发展，已使超重因素相对减少，但仍需对人体的耐力加以锻炼才能适应航天的需要。前苏联对超重耐力的训练主要有两种方法，一是在飞机上进行二是用人工重力模拟器，也就是在人用离心机上进行。前苏联星城有两台较大型人用离心机，一是7米直径，一为17米直径，并有3轴吊篮舱的离心机。
训练的目的除加强宇航员对超重环境的适应耐力外，主要是使宇航员在超重环境中能作出各种技巧动作。人们发现，人体在超重环境的耐力潜力较大，经过严格训练（包括日常的其它类体质训练在内）的人，比不受训练的人，有大好几倍的耐力。
3.前庭功能训练：前苏联对宇航员的前庭功能耐力训练主要是与日常体质锻炼结合起来进行。训练方法有主动与被动之分，主动方法包括徒手体操、跳弹跳网、滑雪、滑冰、冲浪等运动项目；被动方法是把人放在转椅、转台、秋千、旋转房、离心机、飞机上进行训练。无论是主动还是被动训练，目的是使受训者在接受对前庭器官有刺激的因素（如转动、旋转、失重和超重等）刺激时，人体不会发生眩晕和错觉症状。训练周期性进行。合格的表现是耐受时间延长，心率和血压的波动幅度降低，头晕等症状减轻或消失。这项训练安排在受训期间的全过程，一直到上天之前。前苏联第二名进入太空的宇航员季托夫，首先发生了“太空运动病”，出现头晕、恶心等症状，返回地面后，还要继续对此项课目进行锻炼。一直到他第二次进入太空时为止。
4.特殊生活方式适应训练：人类在地球表面生活已成习惯，24小时为一天，人体本身也形成了生活节律，晚上要睡觉，白天工作。但进入太空后，在近地空间围绕地球旋转，大约每90分钟就是一个“昼夜”，而且要生活在狭小的载人航天器内。为了适应这种生活，在进入太空之前必须进行这方面的适应训练。前苏联非常重视这一课目的训练和科研工作，除将之作为每个受训者的必修课之外，还有重点地把将要执行任务的宇航员放在地面模拟舱内较长期地生活，锻炼宇航员的沉默孤独耐力，观察心理的稳定性程度。特别在睡眠规律遭到破坏后，看宇航员的适应能力。在地面密闭舱内不习惯的人：绝对不允许进入太空，因此此前必须经过反复训练，提高其适应能力。
特殊飞行任务训练
这项训练是针对进入太空的任务而进行的课目，前苏联载人航天系统已有4个不同型号的飞船和2个型号的载人轨道站（航天站）。在第1个飞船东方号上只是进行人体本身的试验和观察，无论男女宇航员基本上都屑这一任务性质；第2个飞船上升号除进行多人1船飞行的实验外，又进行宇航员出舱在太空“行走”的实验；从第3个飞船联盟号和以后的改型联盟T型以及札炮号与目前的和平号轨道站（航天站），所进行的空间作业就多起来了，除飞船对接操作外，还进行太空焊接、组装航天器、施放卫星，观测与军事作业等等太空活动。所有这些活动，事先都要在地面有针对性地训练。还要进行某个飞行器的飞行程序训练、意外预测及救生措施训练，包括如何使用救生装具和生命保障系统服装及措施。
所有这些训练都是在特制的飞行模拟器中进行的。这些为掌握航天作业及锻炼飞行技术的模拟器分静态和动态两种，在结构与职能上又分为通用飞行训练模拟器、复合式专用职能飞行模拟器。通用飞行训练模拟器一般由4个部分组成：座椅及操纵系统；运动系统；视景系统，即从观察窗或屏幕上显示出星际空间和地球表面的面貌；电子计算系统。被训练的宇航员在飞行模拟器中反复练习飞行技术和体会航天过程的动作以及类似飞行中的情形。前苏联在训练宇航员掌握与熟悉航天作业中，除使用通用飞行模拟训练器外，还逐渐研制成各种专业及职能训练器。如模拟历次载人航天器的发射及飞行程序的训练器、操纵及导航训练器、观察飞船外界的训练器、着陆训练器、为在太空中完善科学研究的技巧训练器、手控及脚操纵飞船训练器、飞船各特殊仪表工作模拟训练器、航天中视觉定向训练模拟器、生命保障系统模拟训练器、无线电及通讯设备训练模拟器、光学仪器训练模拟器等单项任务及技术训练模拟器。还有特殊任务模拟训练器，如为解决航天器对接、发射卫星、太空组装平台、焊接作业等的训练模拟器。此外为发展长期载人航天器，还研制了星际飞行器的训练器、航天站及航天飞机等模拟训练器。宇航员都要进入这些装置内训练。