自1992年起，上海技术物理研究所积极参与我国载人航天工程，承担多项空间科学应用项目。在神舟二号、三号、四号飞船中，进行了对地观测新技术和空间生命、材料科学的试验。其中，在神舟三号飞船上取得了我国第一台中分辨率成像光谱仪（可见、红外34个探测通道）,以及第一台卷云探测仪、第一台地球辐射收支仪三种新对地观测仪器的航天试验成功。2004年2月国家三部委授予上海技术物理研究所“中国载人航天突出贡献集体”。

神舟三号中分辨率成像光谱仪及其获取的地面图像

在2008年9月25日发射的神舟七号飞船中，上海技术物理研究所研制的出舱活动照明灯、伴飞小卫星相机圆满完成了任务。为我国宇航员首次出舱活动和载人航天技术的新发展做出了贡献。

伴星相机获取的飞船照片