航天員走出航天器完成指定的艙外作業任務，稱之為航天員出艙活動，壹般也形象地稱之為“太空行走”。航天器外部的太空環境是十分嚴酷的，如不作防護，人根本不可能生存。所以，航天員出艙時必須穿著專門研制的安全防護裝備，即艙外航天服。
艙外航天服構成復雜，包括出艙活動必需的消耗性材料在內，總質量達90～100千克。任何人在地面正常重力條件下穿著如此沈重的特種服裝，都是寸步難行的，好在軌道飛行中，航天員始終處於失重狀態，出艙活動時，再重的裝備對於航天員來說都可謂“輕如鴻毛”，不會存在什麽困難。
宇航服是保護宇航員在太空不受低溫，射線等的侵害並提供人類生存所需的氧氣的保護服。宇航服：氧氣罐為太空人提供氧氣。而排出的二氧化碳則由氫氧化鋰所吸收。宇航服的表層有阻隔輻射的功用。太空人的體溫則由壹套貼身內衣調節，這件內衣布滿水管，水泵不斷把水循環，把太空人身體所發出的熱力帶走，而水則由升華器所冷卻。宇航服最後壹個重要功用，是為太空人提供所需的氣壓（約等於半個標準大氣壓力52kpa）；如果氣壓過低，人體血液及身體組織內的氣體會離開，令太空人患上類似潛水員常有的潛水病（在真空的情況下，太空人更會由於血液瞬間“沸騰”而死亡）。
整體上看，有以下五個功能：保持宇航員體溫；保持壓力平衡（使太空人承受的壓力與在地球上的相似）；阻擋強而有害的輻射（如來自太陽的輻射）；處理宇航員的排泄物；提供氧及抽去二氧化碳。航天服從功能上看，航天服有艙內航天服和艙外航天服兩種；美國和俄羅斯使用的都是軟硬結合式的航天服。無論哪種航天服都由多層組成，它們互相連接形成壹個整體服裝，但要求各層的質量要高、要輕、不能過厚，以避免影響航天員的行動。