1970年7月14日，中央批准：“着手载人飞船的研制工作，并开始选拔、训练航天员。”
空军和航天医学工作研究所承担了首批航天员的选拔任务，成立了体检组，空军司令部军训部副处长彭功阁负责技术问题，空军航空医学研究所郭儒茂任体检组组长，国防科委航天医学工程所黄志平、王德汉等人作为研究航天员方面的专家参加。下设飞行员政治思想和飞行技术审查以及飞行员健康调查和临床体检两个业务小组，共十多名核心成员。此外还从各大军区抽调了航空军医参加选拔。
10月，这支选拔队伍出发了。空军非常重视，专门派了一架专机。
此前，他们参考了美国、前苏联的一些经验制定了一套严格的选拔标准。
前苏联第一批航天员全是从飞行员中选拔的，加加林、季托夫都是优秀的歼击机飞行员，而美国早期则是从空军试飞员中选拔，试飞员无论是身体条件还是工作技能都要优于普通飞行员。他们对飞行时间要求也很苛刻，规定不能少于1500小时。
根据我国空军的实际情况，从试飞员中选拔不大可能，当时中国全部加起来也没几个试飞员。对歼击机、轰炸机、运输机三种类型机种的飞行员进行综合考察后，认为歼击机飞行员无论从身高、灵活度，还是思维反应上都更适合航天员的要求，飞行时间考虑的范围也从我国实际情况出发定在500小时之内。
那时选拔航天员不像美国是自己报名，而是先从档案筛选。
王德汉回忆说，那次飞机坐“美”了。不到两个月的时间，他们先后跑了沈阳军区、北京军区、广州军区、南京军区四大空军的十多个飞行部队，蹲点考察百余处。政治条件是选拔的重中之重，由于飞行员选拔已经经过严格的政审，此次筛选更为严格。其它的硬杠杠就年龄在三十岁以内，身高在1.8米以下，体重为80公斤，身体健康，身高和体重是由飞船要求决定的。年龄不是绝对的，后面入选的人员中有个别战斗英雄就已三十五、六岁了。飞行机种就限定在歼击机飞行员中。
“初选可谓马不停蹄，日以继夜”，王德汉这样描述那次选拔。通过政治思想，飞行技术审查和最初的体检，在大约1840多名飞行员中，摸底后有215名符合初选条件，在此基础上又进行筛选，初选合格者共88名。
初选结束后，开始复选。复选要进行详尽的临床医学和航天适应性检查。复选的地点定在北京，由空军总医院，航天医学工程研究所与初选组共同组成复选组。下设处理日常工作和各项目检查安排的办公室；负责飞行员审查与政治思想的政工组；临床医学检查组；航天特殊因素项目检查的特殊因素耐力检查组；保证飞行员生活和医学监督的医务保障组。复选的队伍相对庞大，从空军机关，空军总医院的医务人员到航天医学工作研究所的科研人员有上百人参加。
选拔航天员是在保密状态下进行的，参选的飞行员只知道是体检，而不知道体检的真实意图。在政治纪律严格的军营，也没有人会去打听。
88名飞行员集中到北京空军总医院，住在一个封闭的小楼里，除了检查不准许和外界接触，连与家人打电话通信都是被禁止的。多年后，当年参加选拔的方国俊回忆说，家人不知道他到北京做什么，几个月没有消息。直到一个团里的战友到北京空军总医院看病，无意中撞见他，才知道他的去向。
那时的检查富有时代特征。每名参加选拔的人员在做选拔科目前，先要掏出红宝书与选拔人员一起朗读一遍毛主席语录，然后再进行检查。
一名受选人员口罩一根粗粗的氧气管，正随着前方的节拍器的速率调整步子原地跑步，这项是动态肺功能检查，在他的旁边一名女工作人员口中一遍遍背着毛主席语录：下定决心，不怕牺牲，排除万难，去争取胜利。甚至在进入低压氧舱，关上门以后，技术人员也要在舱门外站成一排朗诵毛主席语录，才开始工作。
选拔人员将小伙子们带到北京通县，坐上安—2飞机进行前庭功能的晕机检查，让他们坐上改装的失重飞机模拟太空中的失重飞行。忽上忽下的抛物线飞行，飞机又是盘旋又是翻滚，被选拔人员不仅体会了失重，还要经受在起飞下降时的超重。在几分钟的时间里一会轻飘飘，一会千钧压身，鼻塞，黏膜充血，眼睛产生黑视，耳鸣脑胀，其中的滋味，王德汉比喻成“翻天覆地”。被选拔飞行员并不开飞机，是由优秀的试飞员操纵飞机，他们只是坐在后座。即使是这些优秀的战斗机飞行员，经受过多次特技飞行，有的照样会在这样的超失重中交替进行的飞行中败下阵来，吐个七荤八素，面色苍白。
到所有项目检查完，空军总医院那座神秘的小楼里就剩下33个人了。
这33个人也不是最后人选，他们还要经过众多评委参加的优中选优的最后一关定选。
从1971年1月到5月，评审组最终选定20名预备航天员人选。从33名到20名，专家们是经过一个多月的时间，反复斟酌，综合评定出来的。
在入选的20名人员中，有几位是曾经打下敌机荣立战功的空军英雄。
董小海，1965年4月3日，成功击落一架无人驾驶侦察飞机，打掉敌机的高度是1.81万米，早已超出了歼六飞机的极限高度。
董小海来参加航天员选拔时已三十五六岁了，超出了选拔所规定的年龄范围，但战斗英雄的光荣称号给他“加分”，而且他当时各方面状况都不错，所以入选航天员也是理所当然。
鲁祥孝，1966年1月3日，驾驶歼七飞机，用火箭击落了一架敌方的无人驾驶侦察机。
王志跃，1968年3月7日作为驾驶僚机的飞行员击落了一架飞2万米高空的美国无人侦查飞机U2一架，因此荣立一等功。
空军战斗英雄入选航天员不仅是他们自己的光荣，更是航天员选拔史上的光荣，可谓是时势造英雄。
方国俊也是一位战斗英雄，曾参加过两次打下敌机的战斗。如今，作为一名空军将领，方国俊已退休。年近70的他，至今仍然保持着当年参加选拔时的身材，1.77米，78公斤，肚子上十几个红斑块是当年做离心机超重实验留下的纪念。
“神舟”五号载人飞船发射成功后，老人从新闻中知道了这个消息感慨不已，他提笔为中国第一位飞向太空的航天员写了一封信。
“尊贵的首位飞行成功的航天员同志：
我叫方国俊，退休前是X军区空军少将参谋长。我以万分激动的心情，祝贺您为中华民族飞上太空填补了空白，您是伟大的功臣！
20世纪60年代，我曾经是从空军一千多名飞行员中挑选出来的航天员之一。正当我们加紧准备的时候，因为历史的原因，没有实现飞向太空的梦想。而您终于圆了中国人千年的飞天梦，实现了我多年的夙愿！特向您表示祝贺，您是全民族的光荣和骄傲！”
