For å bli profesjonell ESA-astronaut gjennomgår man en strukturert og grundig opplæring og trening som vanligvis varer i minst 3-4 år, inkludert grunnopplæringen på 1 år. Her lærer man alt fra fysikken bak romferder til hvordan romfartøy fungerer. Dette inkluderer en detaljert oversikt over systemene på ISS, inkludert livsstøttesystemer, elektrisitet og kommunikasjon, men også de ulike romfartøyene som brukes for å transportere mannskap til og fra rommet. Astronautkandidatene lærer prosedyrer for oppskyting, docking og tilbakevending, samt hvordan man håndterer nødsituasjoner som brann, trykkfall eller medisinske kriser. Grunnleggende trening inkluderer også spesialiserte ferdigheter som robotikk, hvor astronautene lærer å bruke robotarmer på ISS for å utføre vedlikehold og fange inn ubemannede forsyningsfartøy. I tillegg inkluderes opplæring i russisk språk samt survival-trening i ekstreme miljøer. Videre gjennomføres simuleringer av arbeid i mikrogravitasjon. Astronautene får mulighet til å trene på tvers av internasjonale treningssentre. De reiser til NASA Johnson Space Center i Houston for opplæring i amerikanske systemer og prosedyrer, til Roscosmos’ Gagarin Cosmonaut Training Center i Star City nær Moskva for Soyuz-trening, til JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) i Tsukuba, og til den kanadiske romorganisasjonen (CSA) i Montreal.
Når en astronaut blir tildelt et bestemt oppdrag, går de inn i en fase med målrettet og intensiv oppdragsspesifikk trening. Denne perioden fokuserer på astronautens spesifikke roller og ansvar om bord på ISS, samt på samarbeidet med det internasjonale mannskapet de skal jobbe med. Treningen inkluderer vitenskapelige eksperimenter, tekniske operasjoner, romvandring (EVA) og teamarbeid.