Posiada tytuły licencjata biologii oraz magistra nauk morskich uzyskane na Uniwersytecie Karoliny Północnej w Chapel Hill. Brała udział w ekspedycjach na Antarktydę, gdzie badała zmiany w ekosystemie. Zajmowała się wspieranymi przez NASA badaniami w Kolumbii Brytyjskiej, w Arktyce, w Idaho i na Hawajach, pomagając w przygotowaniu architektury przyszłych misji na powierzchnie innych planet. Została wyselekcjonowana jako astronautka NASA w 2017 roku. Podczas misji Crew-11 będzie pełnić rolę dowódcy.

Posiada tytuły licencjata aeronautyki i astronautyki oraz w dziedzinie nauk o Ziemi, atmosferze i planetach uzyskane na MIT, magistra aeronautyki i astronautyki uzyskany na Uniwersytecie Stanforda, oraz magistra geologii planetarnej uzyskany na Uniwersytecie Houston–Clear Lake. Był inżynierem i pilotem w Siłach Powietrznych USA, posiada ponad 2000 godzin nalotu na ponad 30 typach statków powietrznych. Został wyselekcjonowany jako astronauta NASA w 1996 roku. Brał udział w trzech misjach do ISS – Sojuz TMA-4 od kwietnia do października 2024 roku, Sojuz TMA-13 od października 2008 roku do kwietnia 2009 roku, oraz STS-134 od maja do czerwca 2011 roku. Uczestniczył w dziewięciu spacerach kosmicznych, przebywając poza pojazdem łącznie przez ponad 48 godzin. Od początku pracował przy programie Commercial Crew. Podczas misji Crew-11 będzie pełnił rolę pilota.

Ukończył Akademię Obrony Narodowej Japonii, następnie służył w Japońskich Siłach Samoobrony, między innymi jako pilot testowy samolotu F-15 Eagle, osiągając stopień pułkownika. Został wyselekcjonowany jako astronauta japońskiej agencji kosmicznej JAXA w 2009 roku. Uczestniczył w analogowej podwodnej misji NASA, NEEMO 16. Brał udział w misji Sojuz TMA-17M do ISS od lipca do grudnia 2015 roku. Podczas misji Crew-11 będzie pełnił rolę specjalisty misji.

Ukończył Krasnodarską Wyższą Wojskową Lotniczą Szkołę Pilotów ze specjalizacją w operacjach lotniczych i zarządzaniem ruchem lotniczym. Uzyskał tytuł licencjata na Dalekowschodnim Uniwersytecie Federalnym we Władywostoku w dziedzinie zarządzania w administracji państwowej i samorządowej. Służył w Siłach Powietrznych Federacji Rosyjskiej jako pilot oraz dowódca jednostki, uzyskując stopień majora. Został wyselekcjonowany jako kosmonauta rosyjskiej agencji kosmicznej Roskosmos w 2018 roku. Podczas misji Crew-11 będzie pełnił rolę specjalisty misji.