Kozmonautika alebo astronautika je oblasť vedy a techniky, ktorá sa zaoberá vynášaním umelých telies a cestovaním mimo zemskú atmosféru. Zahŕňa lety kozmických rakiet a ich pristátie, kozmických raketoplánov, ktoré štartujú s pomocou raketových motorov a pristávajú ako lietadlo, kozmických rakiet vypustených z lietadiel, ale aj kozmických sond a orbitálnych staníc.

Kozmonautika obsahuje aj teóriu kozmických letov s výpočtami dráh, technické riešenie kozmických rakiet, palív, systémov navádzania na dráhu, riadenia, spojenia, komunikácie, spracúvania údajov, konštrukcie družíc a iných kozmických zariadení. Medzi jej oblasti patrí okrem iného aj problematika spojená s pobytom človeka v kozme.