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生物宇宙学は、宇宙空間における生命を科学的に研究する学際分野であり、生物学と宇宙航行学の学際的な分野です。宇宙環境に関連する生物学的および医学的な課題（人間を含む生物全般）に取り組み、宇宙船のペイロード、宇宙居住施設、生命維持システムの設計にも携わります。宇宙医学は、宇宙における人間の生物学の医学的側面を特に研究する関連分野です。
生物宇宙航行学は、姉妹分野である宇宙衛生学と多くの共通点があります。どちらも、宇宙飛行中に人間が遭遇する可能性のある危険を研究する分野です。しかし、宇宙衛生学は多くの点で異なります。例えば、この分野では、危険が特定されると、曝露リスクが評価され、曝露を防止または制御し、それによって宇宙飛行士の健康を保護するための最も効果的な対策が決定されます。宇宙衛生学は応用科学分野であり、生物宇宙航行学、宇宙医学、人間工学など、多くの分野の知識と経験が必要です。宇宙衛生学のスキルは、例えば、月の塵の特性を明らかにし、月探査中の曝露を軽減するための対策を設計したり、正確な化学モニタリング技術を開発し、その結果をSMACの設定に利用したりするために、すでに活用されています。
生物学的観点から特に興味深いのは、宇宙船の乗員が感じる重力低下の影響である。しばしば「微小重力」と呼ばれるこの状態では、流体中の沈降、浮力、対流がないため、細胞および細胞間環境は主に化学勾配によって駆動され、より静穏な状態となる。植物の根の重力屈性や茎の負の重力屈性など、生物の特定の機能は重力によって制御されており、この刺激がないと、宇宙船に搭載された生物の成長パターンは、地上の生物とは異なる場合が多い。さらに、通常は重力に打ち勝つために消費される代謝エネルギーが、他の機能に利用できるようになる。これは、C. elegansのような線虫から、 Spangia endiusのような小型の寄生バチまで、多様な生物の成長加速という形で現れる可能性がある。また、ニチニチソウ（Catharanthus roseus ）におけるビンカアルカロイドであるビンクリスチンやビンブラスチンなどの二次代謝産物の生産増強にも利用される可能性があり、宇宙で栽培された標本は、地球上では微量しか存在しないこれらの成分の濃度がしばしば高くなる。[ 1 ]
工学的な観点から見ると、空気、食料、水の供給と交換、そして廃棄物の処理を円滑に行うこともまた、困難な課題である。使い捨ての物理化学的方法から、堅牢な小型生態系として機能する持続可能な生物再生システムへの移行は、長期宇宙旅行を促進するためのバイオアストロノーティクスのもう一つの目標である。このようなシステムは、閉鎖型生態系生命維持システム（CELSS）と呼ばれることが多い。
医学的な観点から見ると、長期間の宇宙飛行は宇宙飛行士に生理的な影響も及ぼします。地球上の骨減少症や骨粗鬆症に似た骨の脱灰の加速は、そのような症状の1つにすぎません。[ 2 ]もう一つの深刻な懸念は、宇宙旅行が腎臓に及ぼす影響です。腎臓へのこれらの影響に関する現在の推定では、腎臓の損傷に対する何らかの効果的な追加治療技術が採用されない限り、火星ミッションで3年ほど微小重力、低重力、銀河放射線に曝された宇宙飛行士は、透析装置に繋がれた状態で地球に帰還しなければならない可能性があるとされています。[ 3 ]宇宙旅行の潜在的な影響の研究は、宇宙の安全な居住方法や宇宙旅行の方法を進歩させるだけでなく、密接に関連する地球上の病気をより効果的に治療する方法を発見するのにも役立ちます。
テキサス州ヒューストンにあるNASAのジョンソン宇宙センターには、生物宇宙学図書館があります。この1部屋の施設には、生物宇宙学のトピックに関連する教科書、参考書、会議議事録、学術雑誌が収蔵されています。[ 4 ]この図書館は、政府の安全な敷地内（JSCの公式ビジターセンターであるスペースセンターヒューストンの一部ではない）にあるため、一般には公開されていません。