在地球上，上厕所解决大小便的问题是轻而易举的事。但是到太空，要解决大小便的问题就不那么容易了: 不仅要配备专门、昂贵的厕所系统，而且人体的内脏在失重状态下不能像在地球上一样从容地工作，排便动力不足，在太空中排泄可是一项极具挑战的活动。
几十年前的宇航员是将排泄物排入一条“便溺管”，然后密封在一个袋子里，再带回地球进行检测。
后来，随着空间站的出现，宇航员在太空上吃得越来越好，排便的需求再也不能够被轻视，那种粘在屁股上的收集袋是时候淘汰了，马桶开始进入宇航员的太空生活当中。航天飞机的厕所被称为“废物收集系统”（Waste Collection System，简称WCS）。该系统使用旋转扇叶将固体废物分散在容器中，之后将容器暴露在真空中使其干燥。
在国际空间站上，宇航员们有两个厕所可用，分别设置在俄罗斯的“星辰”号服务舱和美国的“宁静”号节点舱。到2009年，空间站的“太空人”从3人增加到6人，所以NASA斥资1900万美元为国际空间站购置了一套俄罗斯制厕所系统。这套设备可把国际空间站内每天产生的废液在不到24小时内处理完毕。
不久前，NASA宣布，即将向国际空间站发射一个新太空厕所供宇航员进行试验，该厕所成熟后将被用于美国未来的登月和火星任务。新厕所名为通用废物管理系统（UWMS），从2014年开始研制，耗资达2300万美元，约合人民币1.6亿元。NASA之所以花重金研制新型UWMS太空厕所，是因为对于漫长的火星登陆任务来说，传统太空厕所已经无法满足要求。NASA工程师估计，一次火星任务就能至少产生270千克固体废物。
粪便中含有大量微生物，如果人类在登陆火星或重返月球建立月球基地时仍使用传统太空厕所，就会出现对外星球造成生物体污染的危险。因此NASA为UWMS新太空厕所制定了两大设计目标：一是收集和处理宇航员的尿液，变成循环利用的再生纯净水；二是将含水量75%的固体废物进行脱水处理。UWMS新太空厕所比目前空间站上的厕所小65％，重量减轻了40％，并且可以方便块头更大的宇航员使用。
改进后的尿液处理系统能将更多尿液变成纯净水。固体废物则会装入储存罐储存，最后集中被货运飞船带回，其中大多数在飞船进入地球大气层前被抛弃烧毁，少数会被带回地面进行评估。
太空如厕必须要训练。在太空失重的环境下，大小便是一个比较麻烦、复杂的事情。失重环境使人和物都失去了重量，大小便时稍用力，人便会“飞出去”。无论是宇宙飞船，还是航天飞机或国际空间站，机舱空间都非常有限，一旦处理不好，会弄得臭气熏天。同时，在太空中，由于身体飘浮不定，加上心理因素，许多宇航员都有解不出大小便的经历，所以在地面时，必须对宇航员进行上厕所训练，这也是宇航员训练的重要科目之一。
宇航员地面训练的第一个内容是固定自己，这种固定必须按次序进行：首先固定好鞋，然后固定好下身，双手握住马桶两边扶手，最要紧的是屁股必须与马桶边缘贴紧，使马桶内部与外边完全密封。第二个训练的内容是大便训练。在太空，航天员在大便时，肛门必须设法对准直径只有大约10厘米的一个小开口，以确保他们在坐下大解时，不会有粪便弄到外面。
为了训练宇航员在如厕时肛门对准马桶口，NASA设计了一种内部带有摄像头的厕所，马桶上装有监控摄像头，镜头朝上。宇航员必须通过监控，实时观看自己的如厕过程，纠正自己不正确的姿势，从而训练如何正确使用坐便器。男女宇航员的小便装置各不相同，实际上女性小便装置更简单，易于操作。
她们可以直接将小便装置接触身体进行使用，相比之下，男宇航员使用时就比较困难，他们必须将小便装置接近身体，以便收集尿液，但又不能非常接近，避免吸入装置对男性生殖器官构成伤害。小便后用水冲洗，并用杀菌剂控制臭气和细菌。大便时使用一个口径较小的马桶，所谓“抽水马桶”实际上是“抽气马桶”——因为马桶内不使用水，而是用气。马桶本身就像一个真空吸尘器，利用空气压力把固体排泄物吸走。
大便袋中的大便经压缩处理，暂时存放在铝容器中，最后被带回地球。马桶的一侧有一个控制杆，能开、关马桶的盖板和吸孔。马桶用真空吸尘器来清洁，用活性炭空气过滤净化系统来除去臭味。