Sustav za održavanje života na svemirskoj letjelici uključuje tehnologije dizajnirane za simulaciju životnih uvjeta na Zemlji. To uključuje sustave nužne za osnovni ljudski opstanak, kao što je odgovarajući atmosferski tlak, zaštita od zračenja nužna za prijetnju zdravlju od kozmičkih zraka i umjetna gravitacija kako bi se smanjio gubitak gustoće kostiju i atrofija mišića u dugim svemirskim misijama. Ostali bitni elementi sustava za održavanje života uključuju sposobnost recikliranja zraka i vode, održavanje optimalne topline i vlažnosti za ljudsku udobnost, te sustave za skladištenje hrane i odlaganje otpada.
Sustav kontrole okoliša i održavanja života (ECLSS) na Međunarodnoj svemirskoj postaji (ISS) pruža dobar model sustava za održavanje života koji će se morati prilagoditi za sva duga putovanja svemirskih letjelica s posadom u bliskoj budućnosti, kao što je ljudsko putovanje u Mars. ECLSS prvenstveno služi funkciji pročišćavanja zraka na brodu ISS-a od čestica, mikroorganizama i neželjenih plinova kao što su izdahnuti CO2 i hlapljivi organski spojevi koje emitira oprema ili teret. Sustav također održava odgovarajući atmosferski tlak i razinu vodene pare, što omogućuje ujednačenu temperaturu i tlak u cijeloj stanici. Vodu također pročišćava ECLSS, zajedno sa svojom sposobnošću osiguravanja svježeg kisika za disanje.
Iako je sustav za održavanje života koji koristi ECLSS pouzdan i izdržljiv, nije u potpunosti samostalan. Većina vode na stanici se reciklira i ponovno koristi više puta, uključujući i kao izvor za proizvodnju kisika, no postaja se ipak mora povremeno opskrbljivati vodom. To je dijelom zbog činjenice da se voda razgrađuje kako bi se stvorio kisik, a vodik koji nastaje u procesu elektrolize da bi se to učinio ispušta se u svemir. Istraživanja su u tijeku za razvoj sklopa za smanjenje ugljičnog dioksida (CReA) koji će reagirati otpadni vodik s CO2 koji izdahne posada kako bi se stvorila slatka voda i gorivo na metan.
Dugotrajna putovanja u duboki svemir koja bi mogla potrajati mjesecima do godinama zahtijevat će zatvoreni ekološki sustav koji je potpuno samodostatan. Jedna od glavnih komponenti za to bit će oblik izvora energije koji je izdržljiviji od jedinica modula napajanja (PSM) koje ISS koristi za razgradnju vode i njezino pročišćavanje, kao i za osiguravanje topline, svjetlosti i struje za stanica. Također neće biti moguće nositi svu vodu i zrak potrebnu za takva putovanja od samog početka, a regenerativna oprema bit će potrebna za proizvodnju čiste vode i zraka na putu.
Jedan od pristupa uspostavljanju funkcionalnog primarnog sustava za održavanje života za opskrbu hranom, zrakom i vodom bio je kroz projekte Biosfere i Marsa na Zemlji (MoE) koje je sponzorirala Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir (NASA). Oni pokušavaju simulirati životne uvjete u okruženju potpuno izoliranom od vanjskog opskrbe. Učinkovit biljni sustav za održavanje života stvoren ovim istraživanjem mogao bi pročišćavati zrak i vodu, kao i biti izvor hrane. NASA smatra da šest ključnih elemenata za održavanje života treba riješiti u svom projektu Advanced Life Support Project (ALS). To uključuje bavljenje osnovama čiste hrane, vode i zraka, te logistiku biomase, topline i pitanja otpada.
Dugoročni učinci ljudskog svemirskog leta također mogu biti štetni zbog zračenja, bestežinskog stanja i psihološke izolacije posade. Zaštita na brodu može zaštititi posadu od dijela zračenja u svemiru. Rotiranje letjelice oko svoje središnje osi dok se kreće prema svom odredištu također može generirati simuliranu razinu gravitacije duž njenog vanjskog trupa, zbog učinaka centripetalnog ubrzanja.
Ruski kozmonauti imaju najopsežnije iskustvo s izolacijom na svemirskim stanicama koje kruže oko Zemlje. Godine 2002. izveli su eksperiment pod nazivom Simulacija leta međunarodne posade na svemirskoj postaji (SFINCSS) u kojem su volonteri naizmjenično živjeli osam mjeseci u zatvorenom prostoru. Povijest dugotrajnih misija na ruskoj svemirskoj stanici Mir također se smatra vrlo vrijednim medicinskim i psihološkim podacima. To bi se moglo pokazati ključnim za pripremu za efekte s kojima se svaka posada može susresti na godinu i pol dugoj misiji na planet Mars.