宇宙飛行士は目的のミッションによって役割が分かれている。コマンダー(CDR ; Commander)は宇宙船（スペースシャトル）の船長で操縦を担当し運用の全責任を負い、国際宇宙ステーション（ISS）のコマンダーは、ISSの運用の全責任を負う船長である。パイロット（PLT ; Pilot）はコマンダーを補佐し、宇宙船（スペースシャトル）の運用と操縦を行う。ミッションスペシャリスト（MS ; Mission Specialist）は搭乗運用技術者とも呼ばれ、機器やロボットアームなどの操作、船外活動を行い、PLTの補佐を行う。ペイロードスペシャリスト（PS ; Payload Specialist）は搭乗科学技術者とも呼ばれ、専門的な知識を持ち特殊な実験を行う科学技術者であるが、宇宙船の運用には参加しない。宇宙飛行士を、英語ではアストロノートというが、ロシア語的な表現ではコスモノート(cosmonaut）という。