学习与训练。主要学习载人航天工程基础、航天飞行动力学、航天器设计基础、天文学和航天医学基础等课程，时间约为1年。
二是航天专业技术训练。主要了解航天器的基本性能和各种界面的特征；通过各种智能训练器和飞行模拟器学习航天飞行所需的各项专业知识和技能，包括航天器的驾驶和控制，各种设备和各种实验的操作；通过失重飞机飞行训练掌握在微重力条件下穿脱航天服等技能，消除人体对失重的恐惧感等；还要进行救生与生存训练，学会自救互救的医疗技术等，时间约为1年半。
三是航天飞行任务模拟训练。主要进行各项飞行模拟训练，掌握各种飞行程序(包括应急程序、救生程序、修理程序等)、交会对接技术、太空行走技术、科学载荷实验、对地对天观察、相互如何配合等，时间约为1年。
四是任务准备与强化训练。主要针对飞行任务进行大型联合演练，进行飞行程序与任务模拟的强化训练，使即将上天的航天员进一步熟练和保持航天器操作技能，时间约为半年。
职业航天员一般需要训练3年～4年，载荷专家需要训练两年半，对太空游客的训练只需不到半年。目前，美国、俄罗斯和中国等国都有自己的航天员培训中心。其中美国培训航天员的中心在约翰逊航天中心和肯尼迪航天中心，以约翰逊航天中心为主，肯尼迪航天中心只是在发射前的一个短时间里进行必要的训练；俄罗斯在加加林航天员培训中心训练航天员，那里有1：1的空间站模型装置、大型训练水池和天文馆训练楼等；中国早已有了自己的航天员培训中心，内有离心机、真空舱、天象仪馆和低压变温舱等多种训练设备。中国从飞行员中精选两批航天员
中国第1批航天员选拔了14人，都是男航天员；第2批航天员选拔了7人，其中有2名是女航天员。这些人都是从飞行员中挑选出来的，所以除有思想作风好、政治素质高、心里稳定和临危不乱等“软性”条件外，还具有高超的飞行技术、丰富的飞行经验以及强健的体魄。
选拔他们时进行的体检与普通体检大为不同，要住进医院检查近一个月的时间，用各种现代化的医疗检测手段把他们“盯”得紧紧的，以检查有没有潜在疾病和遗传性疾病等，就连和申请者生活最为亲近的配偶也要被查个“底儿掉”。
这才刚刚开了个头。接下来的特殊生理检查是一道严峻的关口，因为应试者要在离心机上加上8g的超重，考察其承受力和反应能力；要在低压舱内接受缺氧耐力检查；还要在飞速旋转并不断变换方向的转椅上转上15分钟考察你的前庭功能适应空间飞行的能力。
除了具有健康的身体和特殊的生理功能外，航天员还要具有不同一般的心理素质，因为载人飞船内的空间只相当于一个普通的卫生间大小，在这样狭小的空间内面对来自太空的各种不可测因素，必须具有临危不乱、泰然处之的超出常人的果敢与不一般的心境。在选拔时，应试者要在不同场景模拟情况下，通过一系列的心理检查，以考察应试者面对困难的能力和与人协调沟通的本领。
中国第1批航天员的标准身高为1.70米左右，体重约为65千克。第2批放宽到1.75米。但是，在世界范围内，这样的外在条件也并不是绝对的。例如，经过多次改进的俄罗斯“联盟”TM A和“联盟”TMA-A飞船现已可以运送身高1.50米～1.90米、体重50千克～95千克的航天员。不过，航天员稍微矮一些，脊柱会短一些，这对着陆冲击的耐受力较为有利。
简单地讲，中国航天员的训练分为3个阶段：第1阶段是基础理论培训l。在这一阶段，航天员要学习火箭和飞船的设计原理、飞行动力学、气象学、天文学、通信、设备检测、航天医学知识等等。第2阶段是专业技能训练。航天员要熟悉飞船的结构、组成，飞船各系统的工作原理和模式，甚至要掌握重要部组件和单机的情况。第3阶段是飞行程序和任务训练。航天员们要在与真实飞船相同的训练模拟器上，通过实景仿真，掌握和知道应该注意观察什么，什么时候和地面联系。在这一阶段，航天员还要学会发现和排除紧急情况，以考察和锻炼他们的判断能力和对事物的迅速反应能力。
这3个阶段的学习一般需要3年～5年的时间，在训练中，他们还要奔赴沙漠、寒区、雨林、海上，配合搜救部队进行搜救演习。体能训练、特殊生理功能训练等也一直伴随在3个学习阶段。
中国航天员的选拔与训练由中国航天员科研训练中心负责，它坐落在风景秀丽的北京航天城内。作为中国航天员训练基地，该中心相继建设了几大类航天员训练设备：太空特殊环境模拟的设备，包括载人离心机、转椅和电动秋千和大型中性浮力水槽等；航天员训练航天作业所用的各种飞行模拟器，包括模拟飞船起飞、入轨和姿态控制的模拟器，模拟太空对接、太空维修和出舱活动的模拟器等；舱外航天服试验舱和高压氧舱等各种舱体，它们用于模拟载人航天器内部的微小环境，这种微小环境与航天员在太空生活的空间类似，除不能模拟失重外，其他都能逼真模拟。
即将上天的神舟九号飞船要实施与天宫一号的载人交会对接任务，由航天员手控完成。此后，航天员还要进到天宫一号内开展技术试验和科学实验。所以，该飞行乘员组由飞行专家和任务专家组成，其中飞行专家负责交会对接，任务专家负责技术试验和科学实验。我国现有的两批航天员都在积极进行相关训练，然后参加最终的飞行乘员组的选拔。
交会对接训练除要学习相关理论外，航天员还要在专项训练器上进行操作训练，训练器上装有制导和控制系统以及推进系统的各种控制器和显示装置，也提供视觉显示的星象背景和光学系统。航天员通过它可以进行航天器之间定向定位与交会对接的模拟练习，从而掌握手控定向操作、手控靠近、停靠和分离技术。
在交会对接过程中，航天员要准确判断两个航天器的相对速度和相对姿态，以控制飞船的前进速度和姿态；另外，进行人工手控交会对接主要通过航天员操纵手柄，用手柄不断修正航天器的速度和姿态，因此要求手控操作十分精细。总之，手控交会对接对航天员空间位置判断能力、手眼协调能力、多信息并行处理能力提出了很高的要求。另外，航天员还要面临燃料消耗和时间的限制，必须在一定时间里完成对接，所以对航天员的心理素质也是考验。