1770年到19世紀的一百多年的時間里，各國科學家進行了大量的氣球載人、載動物的升空試驗。當時人們沒有認識高空環境會對人體帶來危害，沒有采取相應的保護措施，以致在升空中發生了人的凍傷、耳痛、意識喪失甚至死亡的嚴重事故。此后人們便重視和開展高空環境的研究，逐漸認識到低壓、缺氧、低溫對人體的危害，這是航空醫學的萌芽時期。

飛機的制造、飛行是19世紀末20世紀初實現的。當時飛機的性能較低，航行高度僅兩千米，飛行速度也僅有每小時500公里。即使這樣也發生了暈機、著陸事故、飛機碰撞等急待解決的問題。

第二次世界大戰期間，特別是噴氣飛機出現后，飛機的性能提高，航行高度增高，速度增快，續航時間延長，出現了由超重、低壓、缺氧、低溫等引起的醫學問題，這迫使各國投入了大量人力物力用于開展航空醫學研究。

航天醫學是在航空醫學基礎上發展的。40年代末50年代初，人們進行了廣泛的火箭和衛星的生物學試驗。動物實驗證明人類可以到宇宙航行后，蘇聯在60年代初首先載人航天成功。隨后研究了人在宇宙飛行的安全返回、失重對人體的影響等，證明人可以在失重條件下有效地工作和健康地生活。隨著航天技術的發展，航天醫學也相應地迅速發展。