载人航天活动中，航天员的安全首先取决于飞行器系统的可靠程度以及整个飞行阶段的可靠性。为此，工程人员精心设计了各种应急救生装置，以便在意外事故发生时将危险减小到最低限度并确保航天员的生命安全。航天员在飞行任务前需要熟练掌握各类应急预案和处置操作，在事故发生时立刻作出正确的反应。
2018年10月11日，俄罗斯“联盟”MS-10号载人飞船在发射过程中发生严重故障。飞船起飞几分钟后，飞行乘组启动应急逃逸系统，返回舱以弹道式返回地球。
NO.1起飞段应急救生
对于一次特定的载人飞行，整个飞行阶段可分为三个大的阶段，即上升段、轨道运行段和返回段。自1961年首次载人飞行以来，在上升段发生过多起重大事故，其中，1986年1月28日美国挑战者号航天飞机爆炸事故最为惨烈，直接导致7名航天员全部遇难。
为提高航天飞行的安全性，各国研制了不同的逃逸与应急救生系统。苏联的 “东方号”飞船采用了弹射座椅救生，并在整流罩上开口作为逃逸通道。美国的 “水星”、“双子星”、“阿波罗”、俄罗斯的 “联盟”和我国的 “神舟”飞船以及重返月球计划中的“猎户座”飞船均采用逃逸塔逃逸。美国的航天飞机则采用球状的“个人营救装置”实施救生。
水星号飞船逃逸塔
由于上升段包括的范围很大，从零高度区到数百千米高的轨道高度，中间变化复杂，尤其是经历着大气层内飞行和大气层外飞行两种差别很大的飞行状态。因此按照不同飞行阶段的特点，可将上升段分为发射台上、大气层中飞行段和大气外飞行段，针对这三阶段的不同特点，设计不同的救生方式。
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当航天员进入矗立在发射台上的运载火箭顶部的载人飞船时，运载火箭已进入发射准备状态。运载火箭中贮存着大量的推进剂，一旦发生泄漏或爆炸，将会是灾难性的事故。
从航天员进舱至逃逸塔救生方式接通前，一旦出现致命性故障，航天员需立刻紧急撤离，利用逃逸滑道或防爆电梯从发射塔撤离到地下掩体；在逃逸塔救生方式接通后，紧急情况下逃逸塔将立刻点火并将逃逸飞行器带离危险区，航天员乘返回舱安全返回地面。
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从火箭点火发射，直到火箭抛整流罩前为大气层中飞行段。在此期间，火箭飞行至120s时逃逸塔与火箭分离，因此大气层飞行段有两种逃逸模式，即有塔逃逸模式和无塔逃逸模式。
一旦收到逃逸指令，逃逸塔上或整流罩上安装的逃逸发动机和分离发动机将立即工作，使逃逸飞行器的加速度大于运载火箭的加速度，并且偏离火箭轨迹，与火箭分离，使逃逸飞行器“避开”运载火箭，保障航天员的安全。之后返回舱与逃逸飞行器分离，航天员乘返回舱安全返回地面。
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运载火箭抛整流罩后至载人飞船入轨之前是大气外飞行段，该阶段的应急救生主要由飞船系统完成。在此期间当运载火箭出现致命性故障与飞船应急分离后，飞船的变轨发动机将工作一段时间，加大飞船和运载火箭的相对速度和相对距离，避免运载火箭末级发生爆炸危及航天员。大气外飞行段根据飞船飞行状态选择大气层外救生的具体模式，并实施相应的应急救生飞行程序，飞船返回后在应急着陆区着陆。
阿波罗飞船发射终止系统测试
NO.2轨道运行段应急救生
飞行器在轨道运行段是进行有规律的运动，其运行的力学环境优于上升段和返回段，发生危及航天员生命的故障形式与概率相对较低，迄今尚无航天员在轨道运行段死亡的记录。
面对空间站长期飞行任务，飞行器分系统或设备故障、有毒有害物质泄漏、人员操作失误、人员健康问题发生的概率将大幅提高，同时交会对接、出舱活动等复杂轨道作业也增加了在轨飞行的风险，因此轨道运行段发生故障或事故的累积概率将会增大。
航天飞机
2018年8月30日，国际空间站发生泄漏，舱内压力下降。航天员接到地面指令后，先后关闭各舱室查找漏气部位，最后发现与国际空间站对接的“联盟”MS-09号飞船舱壁上有一条约1.5毫米的细微裂缝。航天员阿尔捷米耶夫和普罗科皮耶夫及时修补了漏洞，之后舱压恢复正常。
若空间站在轨运行时发生严重故障，如果已经威胁到航天员安全，或者不具备实施后续任务的条件，则必须中断飞行任务，航天员提前返回地面。
由于空间站不具备返回能力，航天员只能通过对接在空间站上的载人飞船进行应急救生。若空间站或飞船发生故障，导致飞船无法与空间站分离，航天员只能等待地面发射营救飞船与空间站备用对接口对接，之后乘坐营救飞船返回地球。
NO.3出舱活动应急救生
出舱活动过程中航天员可能遇到来自各个方面的危险，例如宇宙空间的真空环境、热环境、辐射环境、微流星与空间碎片冲击、微重力环境等。这些不利的因素都可能影响航天员的身体健康，甚至造成人员伤亡。舱外航天服能够为航天员提供适当的大气压力、足够的氧气、适宜的温度和湿度，以及对辐射、微流星和空间碎片的防护，是航天员完成舱外活动的重要保障。
在出舱活动中，如果舱外航天服发生严重故障，航天员必须立刻采取应急操作，终止舱外活动，尽快返回气闸舱。2016年1月，航天员蒂姆·科佩拉穿着美国的舱外航天服执行国际站EVA-35次出舱活动任务期间，头盔严重漏水，在失重环境下水在头盔内悬浮着，航天员有可能将水吸入呼吸道而溺水，因此任务提前终止。
除了舱外航天服，气闸舱等保障性设施设备出现问题也会给航天员生命安全造成威胁。苏联第一次舱外活动时，气闸舱舱门设计过小，舱外服因为加压膨胀，航天员列昂诺夫返回时无法进入“上升”2号飞船的气闸舱舱门，只能冒着患减压病的风险降低舱外服压力，并付出了巨大努力才回到气闸舱。
NO.4返回段应急救生
载人飞船返回舱与轨道舱分离后，载着航天员返回地面。在返回段飞船速度和加速度都很大，飞行过程较短，一旦发生险情，航天员只能利用飞船（返回舱）已有的设施进行逃生自救，外界很难采取有效的营救措施。在返回前航天员必须控制飞船在合适的轨道高度，并仔细调整返回姿态，因为初始返回姿态对飞船（返回舱）的返回轨道有决定性作用，倘若该姿态调整到最优，飞船返回时会沿着优化轨道返回，使加速度过载与气动加热都控制在允许范围内。
飞船返回地面后，在某些应急情况下可能着陆在国内或国外的应急着陆区，着陆点有可能离理论落点较远，有时甚至会落在海上、丛林、沙漠、寒区等自然环境恶劣的区域。在这种情况下，航天员必须开展自救，并尽快发出求救信号。1961年7月21日，“水星—宇宙神4号”（MA-4）飞船第二次亚轨道飞行返回溅落在海面上时，由于座舱舱门动作继电器与着陆系统电路短路，导致座舱侧门突然打开，海水大量涌入座舱，飞船很快沉入海底。幸亏航天员格里索姆及时跃出座舱，并由营救直升机搭救至回收船，才幸免于难。
