Грегъри Шамитоф започва работа в НАСА през 1995 г. Назначен е Космическия център Линдън Джонсън, Хюстън, Тексас като специалист по анализ на полетите и оптимизация на маневрените действия. Избран е за астронавт от НАСА на 4 юни 1998 г., Астронавтска група №17. Взема участие в два космически полета. Има в актива си две космически разходки с обща продължителност 13 часа и 43 минути. Специалист на мисията при последния полет на космическата совалкаИндевър.
Полети
Грегъри Шамитоф лети в космоса като член на екипажа на две мисии: