载人航天是集国家政治、军事、科技实力为一体的高难度系统工程。要真正把人送入太空乃至使人长时期在太空生活，必须要突破三大技术难题。
第一个难题是，研制出推力足够大，可靠性极端好的运载工具。 前苏联发射东方号、上升号、联盟号等载人飞船的运载火箭都是运载能力5吨以上，而且在发射中极少发生事故的优秀运载工具。为了确保发射时万无一失，运载火箭及飞船的关键部件必须是双备份或三备份，火箭、飞船在上天前，必须经过一系列极严格的地面测试和模拟飞行，直到没有一丝隐患才能放行上天。据记载，苏／俄近百次发射载人飞船，运载火箭出现问题宇航员使用逃逸塔救生设备的仅1次。美国航天飞机的近百次飞行，也只有挑战者号爆炸一次灾难性事故。难怪有专家说，由于对可靠性的重视，实际上，与航海、航空及陆上各种交通运输工具比较，航天器的活动有着最好的安全记录。
第二个难题是，获得空间环境对人体影响的足够信息，了解人体所能承受的极限条件并找到防护措施。
空间环境与陆地环境有着天壤之别。太空中高度真空，没有氧气没有水，如果没有任何保护，人体暴露在这样的环境里，不消一分钟，就会由于身体内外的巨大压差而爆炸，体液会迅速沸腾汽化。太空中温差极大，由于没有空气对流，航天器朝阳面温度可达100℃以上，而背阴面则会在－100℃以下，在远离地球的深空中，温度则达到人体根本无法耐受的－273℃。太空中还充满了有害的宇宙辐射。另外太空失重环境，特别是飞船上升、返回阶段的加速度和减速度会使人体发生平衡功能紊乱、体内组织位移、肌肉萎缩、骨质脱钙等病变。
要在这种环境里保证人的生存，就必须研制出密封的防辐射飞船，飞船中要配备能供人正常生活的空气、水、温度等基本生命保障条件。同时还要为宇航员装备上宇航服，一旦宇航员要走出飞船座舱到太空中工作，所有的生命保障系统便全由宇航服提供。
在近40年的载人航天实践中，苏／俄研制出了东方号、上升号、联盟号三代载人飞船，美国也成功使用了水星号、双子星座号和阿波罗号三代载人飞船以及航天飞机。乘坐这些航天器，截至1997年4月世界上已有727人次宇航员成功地进入了太空。
第三个难题是，可靠的救生技术及安全返回技术。 载人航天与不载人航天最大的区别就在于救生技术的应用和安全返回的绝对可靠。
载人航天的救生装置有弹射座椅、逃逸塔、分离座舱和载人机动装置等。它们在飞行的不同高度发挥各自的作用。
一般来说，飞行高度在10公里左右时，宇航员可以采用弹射座椅的方式弹出发生危险的航天器，跳伞救生。也可以启动逃逸塔，让逃逸塔拉着飞船甩掉出毛病的火箭另行降落救生。如果火箭高空发生问题，宇航员跳伞不行了，逃逸塔已按飞行程序抛掉了，则只有采取分离飞船座舱的办法，让飞船座舱自己返回救生。飞船入轨后，一旦自身遭到损坏或宇航员生病，需营救时，那么只有暂时采用船上救生装置等待地面发射飞船救生的办法。
飞船的安全返回也不容易，它需要启动反推火箭减速、调姿、进入返回轨道等技术，还要闯过三道"鬼门关"：一是过载关，飞船高速进入稠密大气层时会产生巨大的冲击过载，就像飞机撞山一般；二是火焰关，飞船返回与空气的剧烈摩擦会产生几千度的高温，没有防护，钢筋
铁骨也会化为灰烬；三是撞击关，飞船降落尽管有降落伞，但它的降落速度仍达每秒14米，不采取措施，就是壮汉也会被摔死。此外，落点的精度也是大问题，前苏联的一艘飞船返回时出现落点偏差，结果营救人员找不到宇航员，而宇航员却被困在冰天雪地的森林里差点冻死。
尽管载人航天困难重重，但人类正在一步步地掌握它的规律。中国航天科学家已经具备了解决三大难题的能力，中国的载人航天工程已经蓄势待发。
