载人航天飞船，从实质上说就是载人的卫星。和卫星相比，它的外形较简单，有球形、圆锥形等，但重量较大。卫星的外形则多种多样和不规则，重量比飞船轻许多。
载人航天飞船和卫星相同的系统，除结构、能源、姿态控制、温度控制外，还有遥控、遥测、通信、信标跟踪等无线电系统，以保证与地面的通信联络、控制指令的传递、遥测信息的传输、资料参数的传送等等。
载人航天飞船的特点是有人，因此就有与卫星不同的系统，包括应急营救、返回、生命保障等系统。具有交会、对接和机动飞行能力的载人航天飞船，一般还设有空间交会雷达、计算机和变轨发动机等设备。
例如，单就载人航天飞船需要返回地面来说，飞船的结构比一般不返回地球卫星复杂得多：首先要对付气动加热造成的烧蚀，还要对微流星和宇宙射线进行防护，等等。所谓气动加热，就是载人航天飞船开始返回时，由于离地高、速度大而具有相当大的动能和势能；在它进入大气层后，在空气阻力的作用下急剧减速，飞船能量的绝大部分都转化为热能，如果这些热量全部传导给飞船，完全可把飞船化为灰烬，这就是气动加热问题。载人飞船的结构设计必须解决这个问题。合理选择飞船返回舱的气动外形，可使它在返回大气层过程中所产生热量的80%左右扩散到四周的大气里，剩下20％左右的热量则必须采取可靠的防热措施加以解决。
将人类送入太空的载人飞船又如，载人飞船上的生命保障系统，是另一个十分重要的技术问题，它不仅复杂，而且必须绝对可靠。船舱要气密，舱内的温度和大气压力要适合人的生命需要，控制要求极高。在载人飞船中要造成一个与地球相似的微小气候，首先要模拟大气的混合比例，用灌装气体或电解供氧办法使航天员的座舱中氮占80％，氧占20％，保障每个航天员每天所需576~930克氧；而对他们每人每天呼出的约1000克二氧化碳，则采取用分子筛吸附的方法，控制其浓度不大于1％。调节飞船座舱温度湿度也十分重要。座舱的热源有1/3来自人体，通常每人每天大约产生313.5~627千焦，来自太阳辐射和各种电子仪器的热量也各占1/3。座舱除对壳体采取隔热措施外，还采用专门的热交换器把多余的热量吸收和辐射出去，使相对温度维持在18摄氏度~25摄氏度。人体每天呼吸和出汗，排出水分约1.5升，在座舱内形成水蒸气，故要采取冷凝和化学吸收的办法，使湿度控制在30%~70％。由于座舱狭小和密封，而人体代谢物达400多种，易造成舱室污染；在失重状态下，气体对流消失，热平衡难于维持，等等，都需要在飞船上很好解决。
载人航天飞船在航天飞行中，可研究各种特殊因素对人体的影响和相应的防护措施以及人在航天环境中长期生存所必需的条件和设备等问题。
在飞船急剧升空时，人体重量会相应增加而产生超重；在飞船返回地球时，必须制动，速度急剧降低，也会产生反方向的超重。飞船进入绕地轨道后，它就在某种程度上摆脱地球引力的作用，这时人体就失去重量，进入失重状态。超重和失重对人体各个器官都会产生生理影响。因此，载人航天飞船进入轨道飞行并安全返回地面，可以研究人在空间飞行过程中的反应和能力，研究航天员如何才能经得住起飞、轨道飞行以及返回大气层重力变化的影响。
在科学上应用载人航天飞船，可以进行生物、医学、天文、物理研究和天体观测，可以进行各种空间科学试验以及进行地球自然资源勘测等等。
目前，世界上发展载人航天飞船并完全掌握这种载人空间技术的国家，只有美国、俄罗斯和中国。但是，欧洲各国和日本正在积极准备发展载人航天飞船。
30年来，已经实现的载人航天计划有前苏联先后发展的“东方”号、“上升”号、“联盟”号以及“礼炮”号、“和平”号等载人空间计划；美国先后发展的“水星”、“双子星座”、“阿波罗”、“天空实验室”和航天飞机等载人空间计划。
知识点
空间交会雷达
空间交会雷达是用以引导航天器在空间轨道上交会和对接的一种雷达。两个载人飞船处在不同的轨道上，飞船甲载有空间交会雷达和制导计算机，飞船乙（目标）载有（或不载）应答机。交会雷达的作用是捕获并跟踪目标，测出两飞船之间的距离、距离变化率和角度，输送给制导计算机和显示器。由计算机算出飞船甲进行交会运动的参数、进入转移轨道的最佳时间、射入点和速度变化修正量等，并在显示器上显示出来。航天员根据这些数据操纵飞船甲，使两飞船之间的距离和距离变化率趋近于零，以实现交会。