宇航服为了阐明宇航员装备应满足的要求，就必须指出航天飞行器乘员所处的最为典型的条件：在±５℃的气密座舱条件下飞行；在（２０±５０）℃的不同气候条件下降落。
实际上不可能制造出一种能保证在上述条件下生存的万能服装。所以，提供给宇航员的是各种配套的服装，可以根据面临的客观情况选用：宇航员在飞行过程中自始至终使用的飞行服；舱内温度下降时和应急着陆（溅落）后所用的服装。
解密宇航服我们知道，宇航服能构成适于宇航员生活的人体小气候，它在结构上分为六层。
内衣舒适层
宇航员在长期飞行过程中不能洗换衣服，大量的皮脂、汗液等会污染内衣，故选用质地柔软、吸湿性和透气性良好的棉针织品制作内衣舒适层。
保暖层
在环境温度变化范围不大的情况下，保暖层用以保持舒适的温度环境。宇航服保暖层选用保暖性好、热阻大、柔软、重量轻的材料，如合成纤维絮片、羊毛和丝绵等制作。
通风散热器
在宇航员体热过高的情况下，通风服和水冷服以不同的方式帮助其散发热量。若人体产热量超过１４６５千焦（３５０千卡/时）（如在舱外活动），通风服便不能满足散热要求，这时即由水冷服降温。通风服和水冷服多采用抗压、耐用、柔软的塑料管制成，如聚氯乙烯管或尼龙膜等。
气密限制层
在真空环境中，只有保持宇航员身体周围有一定压力才能保证宇航员的生命安全。因此，气密层采用气密性好的涂氯丁尼龙胶布等材料制成。限制层选用强度高、伸长率低的织物，一般用涤纶织物制成。由于加压后活动困难，各关节部位采用各种结构形式：如网状织物形式、波纹管式、橘瓣式等，配合气密轴承转动结构以改善其活动性。
隔热层
宇航员在舱外活动时，隔热层起过热或过冷保护作用。它用多层镀铝的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜并在各层之间夹以无纺布制成。
外罩防护层
它是宇航服最外的一层，要求防火、防热辐射和防宇宙空间各种因素（微流星、宇宙射线等）对人体的危害。这一层则大部分是用镀铝织物制成。
与宇航服配套的还有头盔、手套、靴子等。
目前，美国和俄罗斯使用的都是软硬结合式的宇航服。无论哪种宇航服都由多层组成，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，以避免影响宇航员的行动。以舱内使用的低压宇航服为例，其基本结构与功能是这样的：由最贴身的里层往外数，第一层为内衣裤，选用纯棉布或棉麻布制作。第二层是保暖层，它和内衣裤结合，选用羊毛制品或合成纤维片制成，起保温和隔热的作用。第三层为通风散热层，其结构比较独特，是由很长的微细管道连接在衣服上而制成的，在人体与外界隔绝的情况下，它可以把人体产生的热、水和气味带出去。第四层是气密加压限制层，它既要充气加压，使身体有足够的压力，不能漏气，又不能使服装过于膨胀，要防止外界的磨损，还要使各关节活动自如。所以这一层结构的选材和设计都比较难，是宇航服装的关键层。第五层为隔热层，也叫真空隔热层。这是由５~７层涂铝的聚酯薄膜构成，各膜之间用网状物隔开，贴在一起形成屏蔽。它有良好的隔热和防辐射作用，舱外宇航服必须有这层，舱内宇航服可以不加这一层。例如，美国“阿波罗”号飞船、航天飞机上用的宇航服都没有这层，而前苏联的“上升”号飞船和俄罗斯的“联盟”号飞船中使用的舱内宇航服就有这一层。最外边一层是外罩层。这个外套要求防磨损力强、耐高温，除能防护内部各层不受损坏外，还要注意到颜色，一般用白色或金黄色为好。