化学工程博士听起来跟航天员并不搭界，但实际上，美国的航天员来自各个领域，有军队的飞行员，也有物理、化学和医学等方面的专家。焦立中8岁那年，美国的“阿波罗”飞船登上月球，使他萌生了当航天员的梦想，进大学后就向美国国家航空航天局提出了申请。据焦立中回忆，当时申请的人有2500来个，最后录用的只有23人。

进入美国国家航空航天局之后，焦立中于1994年参加了“哥伦比亚”号航天飞机的飞行，时间为353小时零55分钟，绕地球236圈，其间完成了80多项科学试验。1996年，焦立中参加“奋进号”科学考察，进行了两次太空行走，总太空行走时间为19分钟。2000年，他又随“发现号”再度升空。而这次在国际空间站，焦立中主要负责电子设备实验室的飞行软件校验工作、全体人员的装备、训练和飞行数据的文件汇总等。