一次性使用的返回式載人航天器。又稱太空船。主要作為運輸太空人到空間實驗室、空間站或其他星球執行航太任務並運回太空人到地面的航天器。包括衛星式載人飛船和登月載人飛船。載人飛船一般設計成不具備再補給能力和不能重複使用的。1961年蘇聯發射瞭第一艘“東方”號飛船，後來又發射瞭“上升”號飛船和“聯盟”號飛船。同期，美國也相繼研製成功“水星”號飛船、“雙子星座”號飛船（圖1）和“阿波羅”號飛船等載人飛船。“阿波羅”號飛船是把人送上月球的登登月載人飛船。1999年中國發射瞭第一艘“神舟”1號試驗無人飛船。2003年10月15日，中國成功發射“神舟”5號載人飛船。2005年10月12日，中國成功發射第二艘載人飛船“神舟”6號。2008年9月25日，中國再次成功發射第三艘載人飛船“神舟”7號。見“神舟”號飛船。
圖1 “雙子星座”號飛船
用途 主要是：①進行近地軌道飛行，試驗各種載人航天技術，如軌道交會和對接及航天員在軌道上出艙，進入太空活動（圖2）等。②考察軌道上失重和空間輻射等因素對人體的影響，發展航天醫學。③登月飛船進行載人登月飛行。④衛星式飛船為空間站、實驗室運送和接回乘員並運送少量物資，還可作為空間站、實驗室的救生艇。⑤進行微重力科學和技術試驗、空間生物和材料試驗。
圖2 太空行走
組成 載人飛船一般由乘員返回座艙、軌道艙、服務艙、對接艙和應急救生裝置等組成，登月載人飛船還設有登月艙。返回座艙是飛船上升和返回過程中航天員乘坐的艙段，也是整個飛船的控制中心，不僅和其他艙段一樣要承受起飛、上升和軌道運行階段的各種應力和環境條件，還要經受再入稠密大氣層和返回地面階段的減速過載和氣動加熱。軌道艙是航天員在軌道上可進入的場所，是與座艙相連的密封艙，裡面裝有各種實驗儀器和設備。服務艙通常安裝推進系統、電源和氣源等設備，對飛船起服務保障作用。對接艙是用來與航天站或其他航天器對接的艙段，除對接鎖緊機構外，一般還設有氣閘艙，航天員可由此出艙到艙外活動。應急救生裝置保障在應急情況下，使航天員安全返回地面。
為瞭保證乘員能夠進入太空和安全返回地面，載人飛船還設有：①結構系統。②熱控制系統。③姿態控制系統。④軌道控制系統。⑤無線電測控系統。⑥電源系統。⑦返回著陸系統。⑧生命保障系統。⑨儀表照明系統。⑩應急救生系統。
特殊問題 與無人航天器相比，載人飛船因有人直接參與航天活動而在技術上有一些特殊的問題。①環境控制。乘員生活和進入的艙段在結構上要求嚴格密封，艙內需要采取環境和生命保障控制措施。主要作用是調節艙內和航天服內的溫度、濕度和壓力，吸收人體新陳代謝的產物（例如呼出的二氧化碳，代謝作用產生的熱量和水蒸氣等），控制艙內環境中含有的少量有害物質和臭氣，提供航天員所需的氧氣量、通風量、用水並處理廢物。②應急救生。載人飛船的救生裝置有彈射座椅、救生塔、分離座艙和載人機動裝置等。在航天器上升段采用彈射座椅或救生塔；返回段采用彈射座椅或分離座艙；軌道上營救時，一般采用應急返回的辦法，也可由另一載人飛船靠近出故障的飛船，與之對接，把乘員營救出來。③人工控制。由人參與操縱和控制飛船，可提高系統的可靠性，處理預料不到的應急情況。為此，載人飛船都設有手動控制裝置，還設有儀表照明、目視觀測和話音通信等設備。④安全返回。為確保乘員安全返回，除靠熱防護層和座艙溫度控制外，載人飛船或返回艙在返回過程中的制動過載和著陸沖擊過載，必須限制在人的耐受范圍內，同時還要求較高的落點精度，以便及時發現。⑤高可靠性。載人飛船的各系統和設備均要進行可靠性設計，關鍵部件采用備份系統（雙備份或三備份），飛船須在嚴格的環境條件下進行地面測試和模擬飛行試驗，以排除隱患。飛船的設計還要保證航天員在必要時能夠維修和置換有故障的設備。