L'engagement de l'Europe dans le domaine des vols spatiaux habités a débuté en 1969. Après que Neil Armstrong et Buzz Aldrin furent devenus les premiers hommes à marcher sur la Lune, la NASA a commencé à envisager la construction d'une navette réutilisable.
Les pays européens ont décidé de mettre au point un laboratoire scientifique, baptisé « Spacelab », destiné à être installé dans la soute de la navette. En contrepartie, ils ont obtenu le droit d'envoyer des astronautes à bord des missions de la navette.
Depuis le vol d’Ulf Merbold à bord du Spacelab-1 en 1983, les astronautes européens ont effectué 30 vols à bord de la navette américaine. Lors de bon nombre de leurs premiers vols, ils ont utilisé le Spacelab de l’ESA pour mener des expériences en microgravité. D’autres ont participé à des missions visant à entretenir le télescope spatial Hubble (NASA-ESA) ou à mener des activités scientifiques uniques.
Des astronautes européens ont participé à 21 vols à bord d’appareils soviétique ou russe. Les visites des stations Salyut et Mir (1978-1999) ont permis d’acquérir une précieuse expérience et d’en savoir plus sur la vie dans l’espace pendant de longues périodes. Thomas Reiter a passé presque six mois sur Mir, ce fut le premier astronaute de l'ESA à participer à une sortie dans l'espace.
Ces dernières années, les astronautes de l'ESA ont régulièrement visité la station spatiale internationale (ISS). Deux missions de longue durée ont été effectuées par les astronautes européens sur la Station. En 2008, le Français Léopold Eyharts a passé près de 49 jours dans l’espace pour une mission destinée à amarrer et à mettre en service le laboratoire de l’ESA, Columbus. En 2009, le Belge Frank De Winne a passé 6 mois à bord de la Station, devenant ainsi le premier astronaute de l’ESA à prendre les commandes de l’ISS.
