2000年，麦克阿瑟被选为宇航员。

2009年乘坐亚特兰蒂斯号航天飞机发射升空，参与维修哈勃太空望远镜任务。她在太空中度过了12天21小时，操纵航天飞机的机械臂，捕获望远镜等。

2020年7月29日消息，NASA 宣布 SpaceX 龙飞船任务名单，梅根·麦克阿瑟将担任此次飞行任务的飞行员。

美国东部时间2021年4月23日5时49分 ，SpaceX载人龙飞船搭乘猎鹰9号火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，执行商业载人航天任务Crew-2，搭载梅根·麦克阿瑟在内的4名宇航员前往国际空间站，开展为期6个月的任务。