本书包括七个章节。第一章绪论，以典型实例引出优化问题及模型描述，介绍求解优化问题必备的基础知识；第二章以航天器脉冲推力轨道机动优化问题为背景讲述非线性规划方法，9包括一维搜索，无约束优化与约束优化；第三章以多航天器遍历交会辅道优化问题为背景，讲述智能优化方法，重点以经典的遗传算法为主线，介绍遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等智能优化方法；第四章以连续推力轨迹优化问题为背景，讲述最优控制方法，包括变分法、极小值原理及最优控制问题的数值求解方法；第五章以轨道机动快速估计间可题为背景，讲述神经网络方法，主要介绍感知器及误差反向传播学习算法；第六章以空间站运营任务规划问题为背景，讲解离散事件调度优化方法，包括离散事件优化建模、启发式优化方法、基于智能优化的全局优化方法等内容；第七章以航天系：统多学科优化为背景，面向运载火管总体、飞行器气动外形等计算耗时的复杂工程问题，讲解代理模型优化方法，包括实验设计方法、代理模型构建方法、自适应采样方法等内容。