Astronauteille on tehty monia erilaisia vaatteita, mutta erikoisin on varmasti aluksen ulkopuolelle tyhjään avaruuteen menemistä varten oleva avaruuspuku. Sitä kutsutaan yleensä lyhenteellä EMU, Extravehicular Mobility Unit, eli aluksen ulkopuolella toimintaa varten tehty yksikkö. Nimi viittaa jo siihen, että puku on kuin henkilökohtainen avaruusalus, joka on tehty kuudesta kahdeksaan tuntia kestäviä lentoja varten.

Avaruus on varsin vihamielinen ympäristö ihmiselle. Ilman sijaan siellä on tyhjö, joka kiehauttaa veren ja tukehduttaa ihmisen hetkessä. Lämpötila vaihtelee sadan lämpöasteen ja sadan pakkasasteen välillä. Auringon säteily on niin kirkasta, että se vaurioittaisi suojaamattoman ihmisen silmiä ja korventaisi ihoon palovammoja hetkessä. Lisäksi säteilyä on sen verran paljon, että syöpäriski lisääntyy lyhyelläkin avaruuskävelyllä, ellei astronautteja suojattaisi. Avaruuspuku, sekä sen alusasuna toimiva pienillä vesiletkuilla pinnoitettu lämpötasapainoa ylläpitävä vaatekerros, ovat varsin monimutkainen systeemi.

• Avaruuspuku on valkoinen, jotta se heijastaisi mahdollisimman paljon Auringon valoa avaruuteen ja jotta se näkyisi paremmin mustaa avaruutta vasten.
• Puvun massa kaikkine varusteineen on 140 kg.
• Puvun eri kerrokset suojaavat astronauttia tyhjöltä, lämpötilaeroilta ja säteilyltä.
• Puvun sisällä vallitsee ilmanpaine ja sen elossapitolaitteet puhdistavat ja kierrättävät sisäilmaa.
• Puku on varustettu radiolaittein, pimeän aikaan työskentelyn mahdollistavin lampuin ja työkalujen pidikkein sekä taskuin.
• Puvun tankeissa on astronautin avaruuskävelyllä tarvitsemansa happi ja juoma.

Amerikkalaisten avaruuspuku näyttää tältä:

Avaruusalusten ja avaruusaseman sisällä vallitsee ilmanpaine ja niiden sisäilman lämpötilaa, painetta sekä kosteutta voidaan säätää, joten sisätiloissa astronautit voivat liikkua ilman avaruuspukua. T-paita riittää hyvin. Maan ilmakehässä on noin 20% happea ja 80% typpeä, ja samoin avaruusalusten sisällä käytetään typen ja hapen sekoitusta. Sen sijaan avaruuspuvun sisällä hengitysilma on puhdasta happea - silloin ilmanpainetta tarvitaan vähemmän ja puvusta tulee kevyempi sekä helpompi käyttää.

Puhtaan hapen käyttäminen tosin tekee avaruuskävelyn valmistelusta hankalampaa, koska sukeltajantaudin (jossa vereen muodostuu typpikuplia, jotka saattavat rikkoa verisuonia) välttämiseksi avaruuskävelijöiden pitää totuttautua pienipaineiseen happeen tuntien ajan ennen avaruuspukuun pukeutumista.

Avaruuspuvussa on 14 päällekkäistä eri materiaaleista tehtyä kerrosta, joiden välissä on vesikanavia kylmältä ja kuumalta suojautumista sekä lämpötilan hallitsemista varten. Puvun selkäosassa on suuri reppumainen pakkaus, joka pitää sisällään happisäiliöt (varsinaiset sekä varasäiliöt), varoituslaitteiston, akut, vesijäähdytyslaitteiston, elossapitolaitteet, ilmaa kierrättävät tuulettimet sekä radiolaitteet, joiden avulla astronautti voi olla yhteydessä avaruuskävelykumppaniinsa, avaruusasemaan ja lennonjohtoon. Puvun kypärään on asennettu kultapintainen, valoa hyvin suodattava visiiri sekä TV-kamerat ja lamput, joiden valossa työtä voidaan jatkaa myös pimeällä.

Puvun selkäpakkauksen alaosassa on myös turvapakkaus, jota kutsutaan nimellä SAFER. Se pitää sisällään pieniä rakettimoottoreita sekä joystick-tyyliset ohjaimet, joiden avulla vahingossa avaruuteen irti joutunut astronautti pystyy palaamaan takaisin avaruusaseman luokse. Avaruuskävelyjen aikana astronautit ovat koko ajan kiinnittyneinä erilaisin vaijerein avaruusasemaan, sukkulaan tai johonkin robottikäsivarsista, mutta on mahdollista, että kiinnikkeet pettävät tai astronautti unohtaa kiinnittää itsensä, jolloin hän leijuu irralleen.

Avaruuspuku koostuu monista osista, joita vaihtamalla ja säätämällä puku voidaan sovittaa eri kokoisille astronauteille. Ainoastaan erikoisvalmisteiset hansikkaat on tehty mittatilaustyönä kullekin astronautille. Koska puvun yksi tärkeimmistä tehtävistä on astronautin suojaaminen erilaisissa olosuhteissa, on siinä monia erilaisia paksuja ja painavia kerroksia sekä osia, joten sen kokonaismassaksi tulee peräti 140 kiloa.

Amerikkalaisten avaruuspuku tunnetaan nimellä EMU ja siinä on 17 osaa. Oheisessa kuvassa osat on piirretty erilleen, jotta sisäkkäisetkin osat on helppo tunnistaa: