為驗證航天器的性能、壽命和可靠性而進行的全面檢測試驗。航天器試驗繼承火箭試驗的程式和技術，並在此基礎上發展瞭空間環境試驗，一般分為研製試驗、鑒定試驗、驗收試驗、壽命試驗和可靠性試驗等。試驗物件為零件、部件、分系統和航天器整體。零部件的環境應力篩選試驗、回收系統的試驗、姿態控制系統的試驗、溫度控制系統的熱真空試驗、結構系統的模態試驗等，是航天器整體試驗的基礎。環境試驗是航天器整體試驗的主要內容，環境試驗技術和設備十分複雜。美國和蘇聯都建有規模龐大、設施完善的的航天器環境試驗基地。中國自70年代以來，已逐漸建成較完整的航天器環境試驗體系，基本能滿足各類應用衛星環境模擬試驗的需要。其中最大的空間環境模擬器容積約為400立方米。環境模擬試驗技術的研究也有很大進展，並廣泛采用微型電子計算機系統，使試驗過程的控制、試驗數據的采集和處理分析自動化。
試驗通信衛星在進行振動試驗
航天器整體試驗分為地面試驗和飛行試驗兩個方面。
地面試驗 航天器的地面試驗包括環境模擬試驗、功能試驗和協調試驗。
環境模擬試驗 在模擬使用條件下考核航天器的功能和適應性。試驗的主要內容包括振動試驗、沖擊試驗、聲學試驗（見動力學環境試驗）、運輸環境試驗、地面調溫試驗、熱真空試驗、磁環境試驗等（見圖）。載人航天器還應進行密閉生態系統試驗、航天員艙外生命保障系統綜合試驗、救生系統試驗、載人登月艙試驗。行星和行星際探測器還要考慮各種特殊環境，如強太陽光照射、強粒子輻射環境、進入行星大氣的特殊熱環境、特殊大氣環境效應等的影響。航天飛機還須進行返回的防熱和著陸試驗等。在航天器所處的復雜環境中，有些因素對航天器影響不大，而模擬它們要付很大的代價，有些因素在地面難以模擬，因此在選擇模擬試驗的原理和方法時，往往隻考慮對航天器功能、壽命和可靠性影響較大的那些因素。模擬的工作狀態包括：地面運輸、發射、在宇宙空間運行、機動變軌、對接、再入大氣層、在星球上著陸等。對於航天器環境試驗一般都制定有通用的規范和以它為指導的某一航天器環境試驗規范。為瞭試驗還須建設通用和專用的環境模擬試驗設施，如振動試驗系統、沖擊試驗器、聲學試驗裝置、動力學模擬器、運輸環境模擬器、空間環境模擬器、磁環境模擬器、高能粒子輻射模擬器、微流星撞擊模擬器、電磁屏蔽吸波室、地面調溫試驗室等以及與這些設施配套的各種儀器設備(見彩圖)。
KM-4空間模擬器
功能試驗 在模擬的環境下全面檢測航天器各系統的功能。一般與環境模擬試驗結合進行。在模擬各種極端環境的條件下測定和試驗各系統的功能，並與正常狀況下的測定結果進行分析比較，以便作出結論。自旋試驗、天線展開試驗等均屬於功能試驗，電磁相容性試驗既是一種環境試驗，也是一種功能試驗。
協調試驗 在飛行試驗前進行協調試驗，以檢查航天器與運載火箭、發射設施、測控跟蹤系統之間的協調性，如航天器與火箭對接試驗、系統銜接試驗、程序性試驗等均屬此類。在航天器研制後期，有時完全按發射程序和內容在發射場進行航天系統的實際操作演練。在測試區也進行類似的協調試驗，但試驗的內容和要求有所不同。
飛行試驗 航天器正式應用前在真實空間飛行環境下進行的各種試驗。目的是考核航天器的功能和實用性，判斷它是否符合設計的要求和確定需要改進的項目，借助各種遙測手段獲取信息，為航天器的鑒定和發展提供數據。一般航天器的飛行試驗（試驗性的發射）與應用飛行結合在一起進行，根據需要有時也單獨安排。
發展 80年代在航天器的環境試驗領域中開展瞭一些新的技術研究：①費用有效的試驗原則：為瞭節約研制經費，縮短研制周期，費用效果的分析方法日益受到重視。近年來提出用價值工程的概念經系統分析找出試驗效果與費用的關系，以便用最少的試驗費用獲得最好的試驗效果，並以此為原則指導修訂試驗規范和試驗計劃。如原型飛行模型試驗原理和環境試驗裁剪原則就是適應這種要求而提出的新方法。②計算機輔助試驗技術：充分利用計算機處理分析功能，實時處理和計算分析試驗過程的數據和結果，以較短時間得出最終試驗結果。也可分段試驗，輔以計算分析處理，以推斷某些大型航天器的整體試驗結果和修正試驗誤差。③仿真試驗技術：將模擬計算機與數字計算機結合，采用航天器的部分真實系統，在試驗室內模擬航天器從準備發射到空間運行全過程的狀態，用以進行航天系統的協調檢查、系統考核和人員訓練。