Em abril de 1966 foi um dos dezenove oficiais selecionados pela NASA para o treinamento de astronauta e suas primeiras missões foram a de fazer parte da equipe de apoio da Apollo 14 e a de piloto reserva da primeira missão Skylab; nesta época, McCandless foi também um dos principais colaboradores do desenvolvimento da Unidade Portátil de Manobra, um novo experimento que permitiria aos astronautas realizarem Atividades extra-veiculares no espaço sem ligação com a nave-mãe.
Bruce McCandless esteve duas vezes no espaço e na primeira delas em 1984, a bordo da Challenger, na missão STS-41-B, fez o primeiro teste em órbita com o experimento que ajudou a desenvolver, tornando-se o primeiro astronauta da história a andar no espaço completamente livre.
