又稱為出艙活動，即航天員在載人航天器之外或在月球和行星等其他天體上完成各種任務的過程。它是載人航天的一項關鍵技術，是載人航天工程在軌道上安裝大型裝置、進行科學實驗、施放衛星、檢查和維修航天器的重要手段。要實現太空行走這一目標，需要諸多的特殊技術保障。太空處於真空狀態，沒有大氣層的保護，溫度變化很大，太陽照射時溫度可高於100℃，無Sunny時溫度可低於-200℃，同時存在各種能傷害人體的輻射。為保障航天員在出艙活動中能安全、健康和有效地完成任務，需要有出艙航天服、航天員在艙外乘坐的機動裝置、完成任務所需的工具、固定航天員身體的裝置及安全帶等裝備。艙外航天服是出艙活動中最重要的裝備，相當於一個微型航天器。它將航天員的身體與太空的惡劣環境隔開，並向航天員提供大氣壓力和氧氣等維持生命所需的各種條件。由於宇宙飛船、空間站、太空梭這些載人航天器密閉艙內的人造氣壓、空氣組成基本與地面相同，因此人體內吸有一定量的氮氣，而航天服內的氣壓較低，僅為大氣壓的27.5%，航天員如果猛然出艙，遇到低氣壓後血液供應不上，溶解在脂肪組織中的氮氣遊離出來卻不能透過血液帶到肺部排出而形成氣泡，可能造成氣栓堵塞血管，引發嚴重疾病。所以航天員出艙前需要吸取純氧將體內氮氣排出，以免除隱患。在太空行走的航天員由於沒有參照物，無法分清物體的遠近大小，並判斷其速度快慢，如無保險措施，很容易丟失在茫茫太空中而成為人體衛星。所以太空行走需要採取保險措施——用安全帶將航天員與航天器連線起來，防止航天員在太空中走失。