宇宙への建設資材の運搬、ステーションの組み立てが中心の仕事です。並行して、宇宙でタンパク質の結晶をつくるなど、さまざまな実験活動も行われています。地上では実験などの訓練を行うほか、宇宙にいる仲間の宇宙飛行士のサポートや、実験装置などの組み立てのアドバイスなどを行います。
現在、1、2週間ほどの宇宙滞在が一般的ですが、国際宇宙ステーション(ISS)完成以降は、飛行士が常駐して天文学や生命科学などの実験や研究、技術開発を続けることになります。
大学（理学部、工学部、医学部、歯学部、薬学部、農学部等）卒業以上であること、自然科学系の研究・開発の仕事に携わった経験が3年以上あること、長期間の宇宙滞在に身体的(身長、血圧、視力、聴力など)、精神的に適応できること、英語(英検1級程度の英話力)で充分コミュニケーションが図れること、日本人の宇宙飛行士としてふさわしい教養を有することなどの条件があります。
宇宙開発事業団(NASDA)から宇宙飛行士候補者として採用された後、科学・技術の知識、語学、国際宇宙ステーション(ISS)/日本の実験棟システムの概要等、1年半程度の基礎訓練を受けます。修了後、訓練結果を評価の上、ISS搭乗宇宙飛行士として認定されます。
その後、約1年間のアドバンスト訓練に参加し、各参加機関にてISSの各システム及びその操作技術等について学びます。搭乗する任務が決定すると、ISS操作手順、実験操作手順等の訓練を1年半程度行い、訓練修了後、3～6ヶ月程度の期間、ISSに滞在することとなります。
