国际空间站最初名为自由号，采用纯桁架挂舱式构型。后因耗资过大，技术复杂，风险太高，再加上美国经济不景气，以及前苏联解体，所以遇到很大阻力，甚至差点被取消。在克林顿当选美国总统后该空间站方案被责令压缩规模，降低研制费用和风险，使这一未来的太空骄子得以幸存下来。
为了消除自由号空间站方案的诸多弊端，国际空间站的“领衔主演”——美国宇航局对它进行了“大手术”，其中最主要的改进是吸收俄罗斯为正式合作伙伴，因为随着苏联的解体，俄罗斯已不是美国争夺太空优势的竞争对手了，更重要的是俄罗斯在空间站建造方面有丰富的经验和许多先进的技术。与俄罗斯合作研制空间站可以节省费用、少走弯路、降低风险、缩短时间。
1993年，自由号经重新设计后改名为“阿尔法”国际空间站（1995年底后又直接称为国际空间站），它结合了重新设计后的自由号空间站和俄罗斯原计划建造的和平—2空间站两种方案，其交接处就是国际空间站组装发射的第一个舱——多功能货舱。
国际空间站计划现有16个国家参加，总投资500亿美元，2003年底建成后是一个总质量达423吨、长108米、宽88米、密封舱容积达1202立方米的大型空间设施，将成为近地轨道上有人直接参与各种科研活动的基地，并标志着载人航天活动进入了一个新阶段。
从总体上看，国际空间站由两大部分立体交叉组合而成：一部分是以俄制多功能货舱为基础，通过对接舱段及节点舱，与俄罗斯服务舱、研究舱、生命保障舱、美国实验舱、居住舱、日本实验舱，欧空局哥伦布轨道设施对接形成空间站的核心部分；另一部分是在美国的桁架结构上，安装加拿大的移动服务系统、舱外仪器设备（包括中国参加研制的“阿尔法”磁谱仪）和四对大型太阳能电池板。这两大部分垂直交叉构成“龙骨架”，从而可加强站的刚度，且有利于各分系统和科研设备工作性能的正常发挥，航天员出舱装配与维修方便，使站的微重力环境与控制精度达到最佳。
国际空间站的建造分三个阶段，每一个阶段都建立在前一个阶段的基础之上，但后一阶段都比前一阶段有所突破、有所创新，可以说每一个阶段都是一座新的里程碑。
第一阶段为准备阶段（1994～1998年），主要内容是进行9次美国航天飞机与俄罗斯和平号空间站的对接飞行，送美国航天员到和平号上累计工作近3年，取得航天飞机与空间站交会对接以及在空间站上长期进行生命科学、微重力科学实验和对地观测等方面的经验，训练美国航天员在空间站上的生活和工作能力，从而降低国际空间站研制、装配和运行中的技术风险。
美国航天飞机与俄和平号空间站最后一次对接已于今年6月12日圆满结束。美方认为9次对接收获很大，它使美国航天员在处理危机方面得到了很好的锻炼；如没有这项合作项目，和平号上出现的许多问题将来在国际空间站上出现时就无法处理；对接使两国航天员取得了共同处理问题的经验，也建立起了合作精神，它还使美国宇航局获得了长期在太空停留的经验。
此外，9次对接飞行还验证了俄罗斯研制的对接系统和航天飞机控制大型空间站姿态的能力；完成了降低装配风险的研究；试验了美俄地面控制中心之间交换数据的各种方法……
第二阶段为初期装配阶段（1998～2000年），主要内容是建立国际空间站的核心部分，使空间站拥有初始的载人能力（3人）。目前的计划是：1998年11月20日用俄罗斯质子—M火箭发射美国委托俄罗斯制造的多功能货舱，用于提供推进控制、燃料储存和组装初期的供电能力及与服务舱的交会对接能力；同年12月3日用美国航天飞机发射美国的节点舱—1及增压对接适配器—1、2，提供美俄构件之间的接口；1999年3月28日用俄罗斯质子号火箭发射俄罗斯研制的关键部件服务舱，国际空间站计划最近两次推迟都是因该服务舱经费迟迟不到位，这一主要舱体主要用于环境控制和生命保障系统及乘员生活区。
此后，还将陆续发射：①双货舱型空间居室（增加组装裕度和灵活性，提供后勤支持及补给货物）；②桁架结构段工（用于临时安装太阳能电池板，提供早期供电）、Ku频段天线系统（支持初期科研）、控制力矩陀螺仪（用于提供无推力姿态控制）、增压对接适配器－3（提供航天飞机对接口）；③联盟－TM载人飞船，1999年6月29日送首批航天员进站，并停靠在站上，以保证航天员能应急返回地面；④桁架结构段P6和太阳能电池板（建立以电池板为基础的供电能力）；⑤美国实验舱（为美国初期研究设施提供舱体）；⑥多用途后勤舱（用于运送实验舱内的5个设备机柜和1个储存机柜）、特高频天线（用于舱外行走时的通信）、空间站遥控操纵机械臂系统（这是加拿大研制的，用于以后的空间站组装）；⑦气闸舱（提供航天员出舱行走的能力）、高压气装置（加强服务舱的气体补充系统）。
到2000年1月美国气闸舱发射和在轨对接的完成，将标志着第二阶段的结束。此时，国际空间站达到有3名航天员在轨工作的能力，站上有13个科学实验机柜（可进行各种科学实验）和一对太阳能电池板（提供10千瓦功率）。在美俄签署的文件中指出：成功地完成这一阶段工作，是建立国际空间站的关键。
第三阶段为最后装配及应用阶段（2000年以后）：主要内容是完成国际空间站的装配，达到6～7人长期在轨工作的能力。将先后发射和组装美国的桁架结构、太阳能电池阵、加拿大的移动服务系统、日本实验舱、欧空局的哥伦布轨道设施和美国的居住舱等；俄罗斯也将同时装配桁架结构、太阳能电池板和研究舱等。我国参与研制的“阿尔法”磁谱仪定于2002年安装到国际空间站的桁架上。
2004年1月美国居住舱在轨装配完毕后，国际空间站建造即大功告成。届时，它将运行在倾角51．6°、高397千米的轨道上。站上共有33个国际标准机柜和俄罗斯研究舱内的20个有效载荷机柜可供科学实验使用，工作寿命10～15年。
建造这座史无前例的“空间大厦”将使用美国航天飞机、俄罗斯质子号和联盟号火箭三种运载工具。其中美国航天飞机发射33次，俄罗斯火箭发射12次。它将采用边装配、边工作的模式，最终使美妙的人造“天宫”在九重天落成。
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