23–27 września 2002 roku razem z m.in. Scottem Kelly brała udział w 4. misji akwanautycznej NEEMO na pokładzie podwodnego laboratorium Aquarius u wybrzeży Florydy[6].
W czerwcu 2013 r. została wybrana przez NASA do 21. Grupy Astronautów[7]. W lipcu 2015 r. ukończyła szkolenie, które umożliwiło jej udział w misjach[8]. Szkolenie dla astronautów, w którym brała udział, obejmowało naukowe i techniczne odprawy, intensywne szkolenie z systemów Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, spacery kosmiczne, robotykę, trening fizjologiczny, lot szkoleniowy w T-38 oraz szkolenie w zakresie przetrwania w wodzie i dziczy[3]. Latem 2016 roku wzięła udział w treningu speleologicznym na SardyniiEuropejskiej Agencji Kosmicznej (ESA-CAVES), w międzynarodowym zespole wraz z m.in. kosmonautą japońskim Akim Hoshide i Hiszpanem Pedro Duque[9].
Już niecały miesiąc później, 18 października wzięła udział w swoim pierwszym spacerem kosmicznym, stając się 15. kobietą w historii poza pojazdem kosmicznym[13]. W czasie tego spaceru kosmicznego Meir i dłużej przebywająca na stacji, już posiadająca doświadczenie wyjścia Christina Koch dokonały długotrwających napraw. Astronautki dokonały serii aktualizacji systemów zasilania MSS (wymieniając uszkodzony tydzień wcześniej układ ładujący i rozładowujący akumulatory litowo-jonowe) i obserwatoriów fizyki. Wyjście pary Meir – Koch było pierwszym spacerem kosmicznym dwóch kobiet w historii. Początkowo do takiego wydarzenia miało dojść 29 marca 2019 roku, w parze Koch – Anne McClain, jednakże wówczas takiego wyjście zostało uniemożliwione przez problemy z dostępnymi na stacji rozmiarami skafandra i w efekcie zamiast McClain udział w EVA wziął Nick Hague[14][15][16].
W trakcie pobytu brała też udział w szeregu eksperymentów prowadzonych na stacji, m.in. odżywiając tkanki mięśnia sercowego w badaniu adaptacji komórek sercowych do mikrograwitacji[17][18] i pomagając w badaniu wzrostu kryształów białek[19].
Z racji podwójnego obywatelstwa stała się pierwszą Szwedką w przestrzeni pozaziemskiej.
Wykaz lotów
Loty kosmiczne, w których uczestniczyła Jessica Meir
↑Ground Based Study: NEEMO 4 [online], Life Sciences Data Archive @ Johnson Space Center, Houston, Texas [dostęp 2020-03-08] [zarchiwizowane z adresu 2012-03-22].