國際空間站是一個由六個國際主要太空機構聯合推進的國際合作計劃。這六個太空機構分別是美國國家航空航天局、俄羅斯聯邦航天局、歐洲航天局、日本宇宙航空研究開發機構、加拿大國家航天局和巴西航天局。參與該計劃的共有16個國家或地區組織，以美國、俄羅斯和其他4個重要成員是歐空局、日本、加拿大和巴西。
歐空局成員國中參與到國際空間站計劃的國家有：比利時、丹麥、法國、德國、意大利、挪威、荷蘭、西班牙、瑞典、瑞士和英國，其中英國是項目開始之後參與進來的。
另外，該詞彙也指運行於距離地面400公里的地球軌道上的該計劃所屬航天器。
國際空間站的設想是1983年由美國總統里根首先提出的，經過近十餘年的探索和多次重新設計，直到蘇聯解體、俄羅斯加盟，國際空間站才於1993年完成設計，開始實施
耗資超過1500億美元,25個國家參與建設,108.5米乘以72.8米的太空建築,916立方米的加壓空間, 質量450噸。作為對比,天宮一號的質量是8.5噸
名字“國際空間站”是不同命名之間妥協的產物。國際空間站最初提議的名字是“阿爾法空間站（Alpha）”，但是遭到俄羅斯的反對，俄方認為這樣的命名暗示國際空間站是人類歷史上第一個空間站，可是事實上蘇聯以及後來的俄羅斯先後成功地運行過8個空間站。
俄羅斯提議將空間站命名為亞特蘭大，但是這個議案遭到美國的反對，美方認為亞特蘭大的讀音和拼寫太接近傳說中沉沒的大陸“亞特蘭蒂斯”，其中似乎隱含了不祥的徵兆，而且亞特蘭大這個名字也容易與美國的一架航天飛機“亞特蘭蒂斯號”航天飛機相混淆。
雖然國際空間站的命名沒有采用最初提出的阿爾法空間站，但是空間站的無線電呼號卻是阿爾法，這個呼號是空間站第一批乘員登站時確定的，當時國際空間站的名字仍然未定，時任NASA主席的丹尼爾·戈登便給空間站取了一個臨時呼號阿爾法，這個呼號最後沿用下來，成為空間站的正式電臺呼號。
該空間站以美國、俄羅斯為首，包括加拿大、日本、巴西和歐空局等共16個國家參與研製。
中國參與國際空間站遭到美國的反對，國際空間站籌劃建設時美國反對邀請中國參與，所以中國沒有成為國際空間站的啟動方。美國認為太空空間站技術有軍事用途，所以反對中國加入。
國際空間站計劃的前身是美國國家航空航天局的自由空間站計劃，這個計劃是1980年代美國戰略防禦計劃的一個組成部分。在1987年12月1日NASA宣佈波音公司、通用電氣公司、麥道飛機公司和洛迪恩推進動力公司獲得了參與建造空間站的訂單。老布什執政期間，星球大戰計劃被擱置，自由空間站也隨之陷入停頓，1993年時任美國總統的比爾·克林頓正式結束了自由空間站計劃。冷戰結束後在美國副總統戈爾的推動下，自由空間站重獲新生，NASA開始與俄羅斯聯邦航天局接觸，商談合作建立空間站的構想。
國際空間站計劃分三階段進行：
第一階段
1994年至1998年為第一階段——準備階段。已順利完成第一階段的任務。（主要進行了9次美國航天飛機與俄羅斯和平號空間站的交會對接，取得了寶貴的經驗）
從1994年至1998年，美、俄兩國完成航天飛機與俄羅斯“和平”號空間站的9次對接飛行。美國宇航員累計在“和平”號空間站上工作2年，取得了航天飛機與空間站交會對接以及在空間站上長期進行生命科學、微重力科學實驗和對地觀測的經驗，可降低國際空間站裝配和運行中的技術風險。
1998年11月20日，國際空間站的第一個組件——曙光號功能貨艙（美國出資，俄羅斯製造）發射成功，標誌著國際空間站正式進入第二階段——初期裝配階段。空間站的各個組件大多由NASA的航天飛機進行運輸，由於各個組件大多在地面就已經完成建設任務，宇航員在太空只需要進行很少的操作便可以將組件連接上空間站主體。國際空間站的裝配完成了一半，能夠支持3名宇航員，到國際空間站完全完成之後，根據其設計共可以提供7名宇航員同時工作和生活。
第二階段
此後，國際空間站的第2個組件——美國團結號節點艙於1998年12月4日由奮進號航天飛機送入軌道，並於12月7日與曙光號成功對接。第2階段的主要目標是建成1個具有載3人能力的初期空間站。
從1998年至2001年，國際空間站達到有3人在軌工作的能力。1998年11月20日，俄羅斯從哈薩克斯坦的拜科努爾航天發射場用“質子”號火箭將國際空間站的第一個部件“曙光”號多功能貨艙（FGB）發射入軌，從而拉開了國際空間站在軌裝配的序幕。同年12月4日，美國“奮進”號航天飛機將國際空間站的第二個部件“團結”號節點艙送入軌道，並於12月6日成功地與“曙光”號對接；2000年7月12日，國際空間站的核心組件、俄羅斯建造的“星辰”號服務艙發射入軌，同年11月2日，首批3名宇航員進駐空間站，國際空間站開始長期載人，11月30日，美國“奮進”號航天飛機為國際空間站送去兩塊翼展達72米、最大發電量為65千瓦的大型太陽能電池帆板；2001年2月7日，美國的“命運”號實驗艙由“亞特蘭蒂斯”號航天飛機送入軌道，4月23日，加拿大製造的遙操作機械臂與國際空間站順利對接，7月12日，美國“亞特蘭蒂斯”號航天飛機又把供宇航員出艙活動的“氣閘艙”送入軌道。至此，美國和俄羅斯等國經過航天飛機、“質子”號火箭等運輸工具15次的飛行，完成了國際空間站第二階段的裝配工作。
第三階段
第三階段（2000年~2011年）為最終裝配和應用階段。國際空間站建成後，可載6人，工作壽命為15~20年。
從2001年至2006年，國際空間站完成裝配，達到6～7人長期在軌工作的能力。此階段先組裝美國的桁架結構和俄羅斯的對接艙段，接著發射日本實驗艙和歐空局的哥倫布軌道設施等。
國際空間站的預算遠遠超過了NASA最初的預計，其建造時間表也比預定的要晚，主要原因就是2003年初發生的哥倫比亞號航天飛機失事事件之後，美國宇航局停飛了所有的航天飛機。在航天飛機停飛的兩年半時間裡，空間站的人員和物資運輸完全依賴俄羅斯的聯盟號飛船，空間站上的科學研究活動也儘可能地被壓縮了。按照預定計劃，空間站的建設將在航天飛機重返太空之後在2006年恢復，但是在2005年7月發現號航天飛機的STS-114飛行任務完成後，由於航天飛機隔熱材料在升空過程中脫落，NASA再次停飛所有航天飛機，這使得國際空間站的建設時間表再次拖延。
裝配完成後的國際空間站長110米，寬88米，大致相當於一個足球場大小，總質量達400餘噸，將是有史以來規模最為龐大、設施最為先進的人造天宮，運行在傾角為51.6°、高度為397公里的軌道上，可供6～7名航天員在軌工作，之後國際空間站將開始一個為期10～15年的永久載人的運行期。
按照計劃，建造整個國際空間站共需要超過50次太空飛行和組裝，整個建造工作完成後，國際空間站將會有1200立方米的內部空間，總重量419000公斤，總輸出功率達到110千瓦，衍架長度108.4米，艙體長度74米，額定乘員6人。
2006年11月15日，國際空間站上的活動首次在地球上進行了高清晰度電視直播，並在紐約的時代廣場大屏幕電視上播放。這是人類首次觀看到來自太空的高清晰度電視直播畫面。直播節目的主角是國際空間站第14長期考察組指令長邁克爾·洛佩斯·阿萊格里亞，攝像師是站內的隨航工程師托馬斯·賴特爾。這套直播系統名為太空視頻網關，直播的清晰度可以達到普通模擬視頻的6倍。
2007年1月31日，國際空間站第14長期考察組中的兩名美國宇航員洛佩斯·阿萊格里亞和蘇尼特·威廉斯成功進行超過7個小時的太空行走。他們將命運號實驗艙的一個冷卻迴路從臨時系統接入永久系統，完成了一些電路接線工作，使對接的航天飛機能接入並使用站上新太陽能電池板提供的電力，將一個遮光反射罩和隔熱罩丟棄掉，然後將一組舊太陽能電池板上的散熱器回收。
2月4日美國東部時間上午8時38分，這兩名宇航員再度出艙，進行約7個小時的太空行走。他們將命運號實驗艙的另一個冷卻迴路從臨時系統接入永久系統，對一個廢棄的氨水冷卻設備進行清理。
同年2月8日，這兩名宇航員完成了6小時40分鐘的第三次太空行走，將空間站外的兩個大型遮蔽罩移除丟棄，並安裝貨物運輸機的幾個附屬裝置。同年2月22日，國際空間站飛行工程師、俄羅斯宇航員米哈伊爾·秋林和洛佩斯·阿萊格里亞進行一次6個多小時的計劃外太空行走，修復了對接在空間站上的進步M-58飛船的一處未能收攏的天線。
2007年10月30日，美國“發現號”航天飛機號太空人日前為國際空間站重新裝配太陽能天線電池板時，電池板出現破裂，美國國家航空航天局（NASA）科學家檢視電池板破損處，瞭解造成原因。
2011年美國航天飛機全部退役又重啟太空船對接計劃。
2011年12月最後一個組件發射上天，完成組裝工作。
國際空間站在組裝階段，其主要設施由俄羅斯的質子號火箭、歐空局阿里安5號火箭以及美國的航天飛機發射運送。組裝完成後的運輸工作由美國的航天飛機、獵戶座號飛船以及俄羅斯的聯盟-TM飛船及進步號貨運飛船完成。美國還計劃研製一種有升力的救生飛船參與工作。
到2000年7月為止，國際空間站已有3個艙送入太空，即俄羅斯提供的功能貨艙、服務艙和美國提供的節點1號艙。按計劃，此後還將陸續發射加拿大製造的遙控機械臂、美國的中央桁架和節點2號艙、日本的實驗艙和站外暴露平臺、歐空局的實驗艙和美國的居住艙等。預計在2011年年底將完成全站的組裝任務。
組裝成功後的國際空間站將作為科學研究和開發太空資源的手段，為人類提供一個長期在太空軌道上進行對地觀測和天文觀測的機會。
在對地觀測方面，國際空間站比遙感衛星要優越。首先它是有人參與到遙感任務之中，因而當地球上發生地震、海嘯或火山噴發等事件時，在站上的航天員可以及時調整遙感器的各種參數，以獲得最佳觀測效果；當遙感器等儀器設備發生故障時，又可隨時維修到正常工作狀態；它還可以通過航天飛機或飛船更換遙感儀器設備，使新技術及時得到應用而又節省經費。用它對地球大氣質量進行監測，可長期預報氣候變化。在陸地資源開發，海洋資源利用等方面，也都會從中受益。國際空間站在天文觀測上要比其他航天器優越得多，是瞭解宇宙天體位置、分佈、運動結構、物理狀態、化學組成及其演變規律的重要手段。因為有人參於觀測，再加上空間站在太空的活動位置和多方向性，以及機動的觀察測定方法，因而可充分發揮儀器設備的作用。通過國際空間站，天文學家不僅能獲得宇宙射線，亞原子粒子等重要信息，瞭解宇宙奧秘，而且還能對影響地球環境的天文事件（如太陽耀斑、暗條爆發等）作出快速反應，及時保護地球，保護在太空飛行的航天器及其成員。
國際空間站上的生命科學研究，可分為人體生命與重力生物學兩方面：人體生命科學的研究成果可直接促進航天醫學的發展，例如，通過多種參數來判斷重力對航天員身體的影響，可提高對人的大腦、神經和骨骼及肌肉等方面的研究水平。重力生物學和材料科學的研究與應用有廣闊的前景，而國際空間站的微重力條件要比和平號空間站和航天飛機優越得多，特別是在材料發展上可能起到一次革命性的進展。
僅就太空微重力這一特殊因素來說，國際空間站就能給研究生命科學、生物技術、航天醫學、材料科學、流體物理、燃燒科學等提供比地球上好得多、甚至在地球無法提供的優越條件，直接促進這些科學的進步。同時，國際空間站的建成和應用，也是向著建造太空工廠、太空發電站，進行太空旅遊，建立永久性居住區（太空城堡）向太空其他星球移民等載人航天的遠期目標接近了一步
2014年從5月開始，國際空間站就開始了種植蔬菜的實驗，如果成功了，那麼美國宇航局可能創造歷史，因為宇航員從來沒吃過自己的太空種植的蔬菜，那些太空轉基因的蔬果只提供給地面的科研機構。
空間站上的宇航員飲食問題目前已經得到了較好的解決，但仍然需要地面發射飛船進行補給，俄羅斯的貨運飛船定期給空間站輸送補給品，如果貨運飛船沒能進入軌道，那麼宇航員的餐飲就要拮据了。現在，宇航員嘗試自己在空間站上種植蔬菜，甚至可發展出自制的太空沙拉。
目前宇航員種植的蔬菜包括了西紅柿、草莓等，但他們還將拓展自己的種植範圍，可以種植各種各樣的蔬果，之所以要在空間站上種植蔬菜，一來是因為這樣可以解決自己的飲食問題，同時也可以研究太空種植蔬菜的方法，這可以不是單純的科研產品，種植出來後需要自己消化掉。但是在微重力環境下種植蔬果存在許多問題，比如空間輻射可造成蔬菜變異，而且種植出來的蔬菜可能使其中的微生物變異，對人體構成危害。
通過此前的空間站蔬菜實驗結果，美國宇航局禁止該機構的宇航員吃生菜，那些從空間站返回地面的蔬果出現不同程度的不可食用特徵，最主要的還是空間輻射的問題，微重力環境使得蔬果長得不同地面種植。但是到今年年底，科學家開始測試新的空間站蔬果，目前宇航員已經開始了種植蔬菜行為。
宇航員在太空中的免疫力會出現下降，因此需要蔬菜來補充營養物質，如果不新鮮的蔬菜無法起到類似的效果。種植蔬菜時也會改善空間站的二氧化碳水平，可以幫助空氣淨化器過濾空間站上的異味，如果現在開始著手種植，那麼等到生菜實驗完全成功並製作成沙拉，可能還需要等上好幾年的時間，這項實驗也可以為未來登陸火星提供幫助。
中國在航天技術領域將由追趕，變成完成超越
一，神舟11號與天宮2號對接之後，2名名航天員將挑戰在太空駐留30天的技術難關，進行宇航員長期駐留太空的關鍵技術實驗工作，包括工作與生活二個方面。
二，長征七號火箭將把貨運飛船天舟1號送入太空，與天宮2號進行對接，研究解決貨物與資源補給的技術問題。未來長征七號將成為地面與空間站間人員與物資的主要運輸工具，天舟飛船將成為貨運的主要工具，這二項內容對於空間站的運作至關重要。
三，長征五號的發射，它的大運載能力將是未來中國空間站建設的關健運輸力量。
一旦，以上幾項工作按照計劃完成，那麼中國的大型空間站建設工作也就不存在技術上的問題，可以按計劃於2020年左右實施空間站的建造工作，中國人有外太空開發史也將隨之寫下第一筆：起步。
同時也意義著，中國在航天技術領域將由追趕，變成完成超越。目前僅有美俄歐等聯合建設的國際空間站，從使用壽命上說，其快到了更新換代的時候了由於國際空間站涉及多個國家，運行費用非常高昂，又是一個超級工程，絕非幾年時間即可完成的項目，考慮至今沒有新的替代計劃，那麼未來很可能出現，這樣一個局面：當中國的空間站建成之時，現有的國際空間站將面臨無以為續的問題。也許那時，中國的空間站將不得不升級為國際空間站，歡迎各國宇航員入駐。
回想當年，國際空間站項目提出之時，美國人毫不猶豫地將中國拒之門時，可惜中國的發展沒有因別人的封鎖而停止，往往別人越封鎖，我們越爭氣，也越能出成果。也因此，中國人以非常正常的反擊方式：建造出中國人的空間站。不知，當美國宇航員踏入中國的空間站時，會有什麼樣的感受吶？
隨著天宮二號升空，《德國之聲》看到未來國際空間合作的新契機。由於國際空間站ISS2024年到期退役後，其“身後事”尚無定論，德國宇航界希望中國的空間站能如期建成，為太空實地科研提供可能。
德中太空合作項目的負責人布朗說：“國際空間站最遲到2028年將停止使用，此後可能會出現一個不明朗的過渡期。中國的空間站或許將成為能提供太空環境下研究的唯一場所。”
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