而多模块空间站是由航天运载器分批次将各个模块送入轨道，在太空中将各个模块组装而成的。空间站是不具备返回地球的能力，但是它的设施是具有人类能生活的功能。在2021年的6月17日18时48分，航天员汤洪波、聂海胜以及刘伯明先后进入天和核心舱，这也标志着中国人第一次进入自己的空间站。
中国空间站包括核心舱、实验舱梦天、实验舱问天、载人飞船（即已经命名的“神舟”号飞船）和货运飞船（天舟一号飞船）五个模块组成。各飞行器既是独立的飞行器，具备独立的飞行能力，又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体，在核心舱统一调度下协同工作，完成空间站承担的各项任务。
1、核心舱
全长约18.1米，最大直径约4.2米，发射质量20-22吨。核心舱模块分为节点舱、生活控制舱和资源舱。
主要任务包括为航天员提供居住环境，支持航天员的长期在轨驻留，支持飞船和扩展模块对接停靠并开展少量的空间应用实验，是空间站的管理和控制中心。
核心舱有五个对接口，可以对接一艘货运飞船、两艘载人飞船和两个实验舱，另有一个供航天员出舱活动的出舱口。
2、实验舱
全长均约14.4米，最大直径均约4.2米，发射质量均约20-22吨。
空间站核心舱以组合体控制任务为主，实验舱II以应用实验任务为主，实验舱I兼有二者功能。实验舱I、II先后发射，具备独立飞行功能，与核心舱对接后形成组合体，可开展长期在轨驻留的空间应用和新技术试验，并对核心舱平台功能予以备份和增强。
3、货运飞船
最大直径约3.35米，发射质量不大于13吨。货运飞船是空间站的地面后勤保障系统。
主要任务，一是补给空间站的推进剂消耗，空气泄漏，运送空间站维修和更换设备，延长空间站的在轨飞行寿命；二是运送航天员工作和生活用品，保障空间站航天员在轨中长期驻留和工作；三是运送空间科学实验设备和用品，支持和保障空间站具备开展较大规模空间科学实验与应用的条件。
货运飞船命名为天舟货运飞船，采用模块化设计，具有全密封货舱、半密封/半开放货舱、全开放货舱三种构型，可以把不同的载荷包括小型舱段运输上去，由航天员和机械臂将其装配到空间站上。
发射该飞船的是新研制的长征七号运载火箭。
中国空间站可以说是节能典范：
中国空间站研发面临很多技术上的挑战，将以更先进的控制技术、能源技术、再生技术，将空间站打造成节能典范。
要为航天员的生活、工作、实验提供很好的条件，保证满足空间科学研究的需要，相应对空间站规模和性能提出要求。这就需要利用最新的科技成果，提高空间站对人的保障能力；掌握更好的控制技术，进一步提升空间站姿态稳定度、微重力水平。
空间站要长期运营，需考虑经济性问题，如何通过绿色、再生技术等，提高空间站物资循环利用率，减少地面补给需要，实现资源再利用，譬如，用废水、尿液制造氧气，对二氧化碳等人体废弃物进行的再生去除等。
空间站还需要更大规模的供电能力。光电和太阳能在地面都有应用，空间上会更重视利用太阳能发电，进一步提高太阳电池发电效率，提高储能电池效率及寿命、可靠性安全性。
