航天员走出航天器完成指定的舱外作业任务，称之为航天员出舱活动，一般也形象地称之为“太空行走”。航天器外部的太空环境是十分严酷的，如不作防护，人根本不可能生存。所以，航天员出舱时必须穿着专门研制的安全防护装备，即舱外航天服。
舱外航天服构成复杂，包括出舱活动必需的消耗性材料在内，总质量达90～100千克。任何人在地面正常重力条件下穿着如此沉重的特种服装，都是寸步难行的，好在轨道飞行中，航天员始终处于失重状态，出舱活动时，再重的装备对于航天员来说都可谓“轻如鸿毛”，不会存在什么困难。
宇航服是保护宇航员在太空不受低温，射线等的侵害并提供人类生存所需的氧气的保护服。宇航服：氧气罐为太空人提供氧气。而排出的二氧化碳则由氢氧化锂所吸收。宇航服的表层有阻隔辐射的功用。太空人的体温则由一套贴身内衣调节，这件内衣布满水管，水泵不断把水循环，把太空人身体所发出的热力带走，而水则由升华器所冷却。宇航服最后一个重要功用，是为太空人提供所需的气压（约等于半个标准大气压力52kpa）；如果气压过低，人体血液及身体组织内的气体会离开，令太空人患上类似潜水员常有的潜水病（在真空的情况下，太空人更会由于血液瞬间“沸腾”而死亡）。
整体上看，有以下五个功能：保持宇航员体温；保持压力平衡（使太空人承受的压力与在地球上的相似）；阻挡强而有害的辐射（如来自太阳的辐射）；处理宇航员的排泄物；提供氧及抽去二氧化碳。航天服从功能上看，航天服有舱内航天服和舱外航天服两种；美国和俄罗斯使用的都是软硬结合式的航天服。无论哪种航天服都由多层组成，它们互相连接形成一个整体服装，但要求各层的质量要高、要轻、不能过厚，以避免影响航天员的行动。
