Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) là nơi có quy trình tuyển chọn và huấn luyện các nhà du hành vũ trụ gắt gao nhất. Hiện NASA có một đội ngũ ưu tú gồm 135 thành viên, đa số là nam giới.
Khóa đào tạo các nhà du hành diễn ra tại Trung tâm Không gian Johnson (Texas).
Để được tuyển chọn, một nhà du hành phi công phải hội đủ một số điều kiện như có ít nhất bằng kỹ sư hàng không hàng hải, sinh học, khoa vật lý hay toán học. Thí sinh phải có ít nhất 1.000 giờ bay và nhất là có kinh nghiệm về lái máy bay thử nghiệm.
Tất cả mọi thí sinh phải trải qua một đợt kiểm tra sức khỏe gắt gao, đặc biệt phải có thị lực 20/20, huyết áp tối đa là 14/9, chiều cao tối thiểu là 1,6 m và tối đa là 1,9 m.
Các chuyên gia sứ mệnh không cần có kinh nghiệm lái máy bay. Khi đã được chọn, các thí sinh phải trải qua một khóa đào tạo về lý thuyết và tập luyện cường độ cao trong một thời gian từ 18 tháng đến 2 năm. Việc tập luyện này chủ yếu chuẩn bị cho các sứ mệnh tàu con thoi phức tạp, nhất là việc xây dựng Trạm Không gian quốc tế (ISS).
