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因为人类一旦暴露在太空中将面临失压、缺氧、低温和辐射损伤等危险，所以，人类必须乘坐在与外界隔绝的载人航天器内才能安全地生活和工作。如果要离开航天器进入开放的太空，就必须穿上如微型载人航天器的舱外航天服。
简言之，要进行载人航天必须具备三大要素：一是要拥有推力强大的运载工具，且可靠性要极高；二是研制出能仿造地球生活的载人航天器；三是要弄清高空环境和太空飞行环境对人体的影响。
由于比无人航天器多了环境控制与生命保障系统、乘员系统、应急救生系统、返回着陆系统等许多特设系统和为保证安全的备份系统，所以载人航天器一般质量比较大，这就需要载人运载火箭有比较大的推力，还要高可靠性、高安全性。
目前，我国分别研制了三种用于发射载人及货运航天器的运载火箭，它们是发射“神舟”载人飞船的长征二号F火箭；发射“天舟”货运飞船的长征七号火箭；发射空间站舱段的长征五号B火箭，其中，长征二号F火箭是真正意义上的载人运载火箭。
1999年首发成功的长征二号F火箭是我国第一种载人运载火箭。其发射载人飞船状态时的近地轨道运载能力为8.1吨，发射空间实验室状态时的近地轨道运载能力为8.6吨，截至2022年12月，已成功发射了15艘“神舟”系列飞船和2座“天宫”空间实验室，发射成功率为100%。
该运载火箭为两级半构型，即由芯一级、芯二级、4个助推器、整流罩和逃逸塔等组成。其研制主要围绕提高可靠性和安全性，广泛采用了冗余设计，提高了元器件等级和筛选标准。对箭体结构、动力装置、控制系统、遥测系统进行了旨在提高可靠性的设计，并首次增加了火箭故障检测处理和逃逸系统，使火箭的可靠性达到约98%。其顶部装有一个类似避雷针的逃逸塔，它可使航天员的安全性达到99.996%，即该火箭平均发射10万次才可能有4次逃逸失败，从而在功能、性能、可靠性和安全性方面全部达到了载人运载火箭的要求。
顶部装有逃逸塔的长征二号F火箭发射“神舟”载人飞船
链接： 为保证航天员的安全，火箭的外测安全系统取消了姿态自毁功能，提供了地面遥控逃逸指令上行通道。为保证火箭飞行稳定性、赢得逃逸时间和提高逃逸成功率，火箭增加了尾翼，其安装在助推器的尾段。
至今，全球现已研制出三种载人航天器。它们又可分为两类。
一类是载人飞船和航天飞机。载人飞船的优点是能进行天地往返，相当于太空巴士；不足之处是体积小，运行时间短，所以主要作为航天交通工具来接送航天员和货物。航天飞机载人多、用途广，但由于风险大、成本高，所以暂时不用了，现在世界各国都依靠载人飞船接送航天员和货物。
世界第一艘载人飞船东方1号的返回舱
另一类是空间站。其优点是体积大、寿命长和功能强，相当于空间大厦；不足之处是无法进行天地往返，需要用载人飞船或航天飞机提供天地运输服务，所以主要用于科研生产、在轨服务和太空中转等。由此可见，空间站是开发太空资源的理想基地，但在研制、发射空间站之前，必须先研制出载人飞船等天地往返运输器才行。
链接： 我国在1992年制定了载人航天“三步走”发展战略，先后研制和发射了“神舟”载人飞船和“天舟”货运飞船，并突破和掌握了太空行走、交会对接等关键技术。这些都为2022年建成的“天宫”空间站奠定了坚实的基础。
目前，中国、俄罗斯和美国都掌握了载人飞船技术，中国的“神舟”载人飞船由轨道舱、返回舱和推进舱组成，乘员人数3人。它可自主飞行7天，停靠飞行180天，达到世界第三代飞船的水平。
“神舟”载人飞船，自上而下为轨道舱、返回舱、推进舱
目前，俄罗斯、美国、欧洲、日本和中国都掌握了货运飞船技术，中国的“天舟”货运飞船性能名列前茅。整船最大装载状态下质量达13.5吨，上行货物运输能力为6.9吨，载货比高达51%，位居世界第一。每艘货运飞船可停靠空间站1年，供电能力不小于2700瓦。
天舟一号货运飞船总装现场
目前，全球已经发射了11座空间站，其中我国第一座空间站“天宫”采用先进的多舱式构型，由“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱组成，每个舱质量都是20吨级，设计寿命达10年以上。利用后发优势，“天宫”空间站采用了大型柔性太阳电池翼、再生式生命保障、七自由度机械臂等许多先进技术和一体化设计。它可以长期载3人，半年一轮换，航天员的活动空间达110立方米，能装25个科学实验柜，有望取得重大科研成果。
2021年发射的“天和”核心舱是空间站组合体控制和管理主份舱段，具备交会对接、转位与停泊、乘组长期驻留、航天员出舱、保障空间科学实验的能力。它有3个卧室和1个卫生间，可装4个科学实验柜。其可同时对接2艘载人飞船和1艘货运飞船，停泊2个20吨级的实验舱。
2022年发射的“问天”和“梦天”两个实验舱均作为支持大规模舱内外空间科学实验和技术试验载荷支持舱段。同时“问天”实验舱还作为组合体控制和管理的备份舱段，并具备乘员出舱活动能力，有3个卧室和1个卫生间，可装8个科学实验柜；“梦天”实验舱则具备载荷自动进出舱能力，可装13个科学实验柜。
2022年年底建成的中国第一座空间站“天宫”的示意图
在发射了3个舱后，我国还将在2024年发射与“天宫”空间站共轨飞行的“巡天”光学舱。它将搭载2米口径的巡天望远镜，分辨率与美国哈勃空间望远镜相当，但视场角是哈勃空间望远镜的300多倍，可在大范围巡天科学研究方面大显身手。
我国空间站系统的一大创新就是，“巡天”光学舱在需要时可与“天宫”空间站主体对接，开展推进剂补加、设备维护和载荷设备升级等活动，与空间站共享人力及货物资源。
链接： 我国空间站也可以根据需要进一步扩展，由“T”字构型扩展成“干”字构型，使活动空间增加一倍。
我国面向未来载人月球探测等任务需求，正在研制新一代载人运载火箭和新一代载人飞船。
新一代载人运载火箭由助推器、芯一级、芯二级、芯三级、逃逸塔及整流罩组成，火箭全长约90米，起飞质量约2000吨，可以将25吨有效载荷直接送入“奔月”轨道，或将70吨有效载荷送入近地轨道。新一代载人运载火箭捆绑2个与芯一级基本相同的助推器。
新一代载人运载火箭模型
新一代载人飞船具有用途广、载人多、可重复使用等特点。2020年5月8日，我国新一代载人飞船试验船在圆满完成了预定任务后成功在酒泉东风着陆场着陆，这标志着该试验船的飞行试验任务圆满完成，从而为下一阶段新一代载人飞船的研制指明了方向。
新一代载人飞船试验船采用了新型气动外形、轻质低烧蚀防热材料和结构、群伞减速和气囊缓冲系统、单组元无毒发动机、超大型表面张力贮箱等一系列新技术新产品，开展了高速再入热防护、高精度返回再入控制、大载重回收着陆等高速再入返回相关关键技术飞行试验验证，获取了重要飞行参数。
链接： 新一代载人飞船试验船于2020年5月5日由长征五号B遥一运载火箭发射，发射质量为21.6吨。返回时，它在制动后以超过每秒9千米的速度返回再入，创造了接近第二宇宙速度返回再入的热流条件。返回再入阶段，试验船通过新型制导策略控制飞行过程，以群伞减速、大型气囊缓冲着陆。