לאחר טיסתה של סאלי רייד לחלל (האישה האמריקאית הראשונה בחלל) ב-1983, הגישה ג'מיסון בקשה להצטרף לנאס"א. הגיוסים לנאס"א הוקפאו לאחר התפוצצות מעבורת החלל צ'לנג'ר ב-1986, אולם היא הגישה בקשה חוזרת בשנת 1987, והתקבלה, אחת מ-15 שנבחרו מתוך כ-2,000 מועמדים.