為太空人創造適宜於生活和工作的人造大氣環境的設備系統。它的基本功用是維持密閉艙中規定的大氣溫度、濕度和壓力，控制大氣成分，淨除二氧化碳和微量污染。
溫度控制< 以散熱方式維持艙內恒定的適宜溫度。熱負荷來源於人體代謝熱、電器設備產生的熱和由外部環境傳入的熱。早期載人飛船主要利用消耗性液體（通常是水）的蒸發潛熱和在真空環境控制水的蒸汽壓力來控制艙內溫度。隨著飛行時間延長和乘員人數增多而改用泵壓流體循環溫控系統。傳熱流體通過熱交換器將熱量帶到空間輻射散熱器散向空間，而將消耗性的水蒸發器作為輔助散熱手段。
濕度控制 濕度控制的作用是除去來自航天員呼出的氣體和體表蒸發的水蒸氣。幹燥法是利用矽膠和分子篩等材料的吸附作用除去艙內大氣中的水蒸氣，並在真空中解吸。冷凝分離技術更簡單可靠，能將艙內循環流動大氣中的水冷凝在熱交換器的特制表面上，借助一定的壓力使冷凝水通過透水不透氣的多孔材料進入貯水容器中，作為蒸發散熱器或處理待用的水源。
艙壓和氧分壓控制 在航天器的上升段，泄壓閥排放艙內氣體，直至艙壓達到預定值時自動關閉。在軌道段，供氣系統自動向艙內供氣，補償艙體泄漏和航天員的氧消耗，維持恒定艙壓。艙壓超過額定值時，壓力調節器自動向艙外排氣，使艙壓維持在一定范圍內。密封艙采用純氧大氣環境時僅須控制總壓，不單獨控制氧分壓。密封艙采用一定氧含量的混合氣體大氣環境時，則用氧分壓和總壓傳感器作為敏感元件，通過執行機構分別控制氧氣流量和氮氣流量，使艙壓和氧分壓維持在規定的范圍內。
二氧化碳凈化和微量污染控制 凈除二氧化碳一般采用化學吸收法，又分為消耗式和再生式兩種。消耗式吸收法常用氫氧化鋰作吸收劑，控制艙內大氣中二氧化碳的含量，此法性能可靠。采用再生式方法時常用分子篩作為二氧化碳凈化劑，它在真空環境中易於解吸。此外，還有多種可重復使用的二氧化碳凈化技術，如電滲析、低溫凍結、擴散和采用液體和固體吸收劑等。微量污染來源於人體排泄物和設備的揮發物，通常采用的是過濾、吸附和催化氧化等綜合處理技術。強迫通風式幹過濾法可以消除塵埃；吸附法可有效地除去臭氣和煙霧；活性炭能較好地吸附中、高沸點的碳氫化合物；對一氧化碳、氫、甲烷等低沸點氣體一般采用催化氧化法。此外，還須對航天員進行消毒和檢疫，以防污染密閉艙大氣環境。