Kariera astronauty i praca w NASA thumb|240px|15 stycznia 2003. D. Pettit podczas spaceru kosmicznego. thumb|240px|Wspólne zdjęcie załóg Ekspedycji 5 (po prawej) i 6 oraz załogi STS-113 (czerwone koszulki) wykonane w module Destiny. Od lewej w dolnym rzędzie dowódcy poszczególnych załóg: K. Bowersox (E-6), J. Wetherbee (STS-113) i W. Korzun (E-5). W środkowym rzędzie od lewej D. Petit, J. Herrington, M. Lopez-Alegria i P. Whitson. W górnym rzędzie od lewej: N. Budarin, P. Lockhart i S. Treszczow. thumb|240px|Wspólne zdjęcie Ekspedycji 30. Od lewej: A. Szkaplerow, D. Burbank, A. Iwaniszyn, A. Kuipers, O. Kononienko i D. Pettit 1984-1994 – trzykrotnie (1984, 1987 i 1994), bez powodzenia, brał udział w naborach do korpusu astronautów NASA. Za każdym razem kwalifikował się do finałowej grupy, ale jego kandydatura ostatecznie była odrzucana. 1996 – 1 maja został wybrany do 16 grupy astronautów NASA, a w sierpniu w Centrum Lotów Kosmicznych imienia Lyndona B. Johnsona rozpoczął szkolenie podstawowe. 1998 – po zakończeniu dwuletniego szkolenia uzyskał kwalifikacje specjalisty misji i został skierowany do Computer Support Branch (dział wsparcia komputerowego) Biura Astronautów NASA. 2001 – w marcu po raz pierwszy otrzymał przydział do rezerwowej załogi szóstej ekspedycji na Międzynarodową Stację Kosmiczną.