Depuis cette dernière mission, Samantha Cristoforetti est l'astronaute européenne ayant effectué le séjour le plus long dans l'espace, avec un vol d'une durée de 199 jours[2],[3].
De 2005 à 2006, Samantha Cristoforetti est affectée à la Sheppard Air Force Base aux États-Unis où elle participe au programme de formation Joint Jet Pilot Training. Elle intègre en 2007 la 135e escadrille basée à Istrana (Italie) où elle poursuit sa formation sur MB-339 puis intègre en 2007 la 101e escadrille basée à Foggia où elle vole sur l'avion d'attaque au solAMX. Samantha accumule 500 heures de vol et est capitaine dans l'armée de l'air italienne[2].
En , en désaccord, elle annonce son départ de Aeronautica Militare après 19 ans de service. « En désaccord avec les Forces Armées, je prends congé. En toute franchise et sans controverse. »[4].
Astronaute de l'Agence spatiale européenne
Samantha Cristoforetti pose sa candidature lorsque l'Agence spatiale européenne recrute son troisième groupe d'astronautes. Elle fait partie des six candidats sélectionnés en (sur 8 407). Elle intègre le corps des astronautes européens en et achève sa formation de base en . Le , elle est retenue pour faire partie d'une mission de six mois à bord de la Station spatiale internationale qui débute en . Elle est affectée en tant que spécialiste de mission pour le compte de l'Agence spatiale italienne (ASI)[5]
Le , Samantha Cristoforetti, en compagnie de Matthias Maurer, également astronaute de l’ESA, a rejoint seize astronautes chinois dans la ville côtière de Yantai, en Chine, pour suivre pendant neuf jours leur entraînement de survie en cas de retour du vaisseau Shenzhou en mer. Ils sont ainsi les deux premiers non-chinois à suivre un entrainement avec ces derniers dans l'optique d'un possible vol dans les prochaines années d'un astronaute européen dans un vaisseau chinois[6].
Mission Futura (23 novembre 2014 - 11 juin 2015)
Samantha Cristoforetti rejoint la Station spatiale internationale le à bord du Soyouz TMA-15M et intègre l'équipage permanent dans le cadre des expéditions 42 et 43 en tant qu'ingénieure de vol. Elle prend la suite des astronautes européens Luca Parmitano et Alexander Gerst qui avaient été également recrutés en 2009[2]. Son retour sur Terre est alors prévu en avec Terry Virts (USA) et Anton Shkaplerov (Russie). Sa mission se déroule normalement, mais à la suite de l'échec du vol d'un cargo Progress, le retour de l'équipage est retardé d'un mois et s'effectue le [2].
Mission Minerva (2022)
Cristoforetti est désignée pour voler une seconde fois vers la Station spatiale internationale au printemps 2022[7]. Elle vole dans le cadre de la quatrième mission du programme Commercial Crew Program de la NASA, SpaceX Crew-4 qui atteint l'ISS le [8]. Elle prend le commandement de l'ISS le suivant, avant de quitter la station le après 169 jours de présence au cours des expéditions 67 et 68.