从20世纪60年代起，人类开始涉足太空。但航天员乘坐载人飞船，在太空一般只能连续停留几天，因为飞船上的空间有限，无法携带过多的供应物资。如果想长期居住在太空，则必须使用空间站。
空间站也称轨道站或航天站，由于体积较大，一般都设计成组合式结构，由中心构架和一系列对接舱、气闸舱、轨道舱、生活舱、服务舱、专用设备舱和太阳能电池帆板等组成，每个舱段都有几个载人飞船那么大，因此需要运载火箭多次发射或航天飞机多次飞行，把空间站的组合构件运送到轨道上组装而成。也有人设想将未来空间站设计成充气式，发射前卷起来减小体积，升空后充气恢复原状，这样只需要发射一次就够了。
空间站内部一般设有仪器室、控制室、实验室、航天员卧室、餐厅、卫生间等，舱内形成和地球压力、温度、湿度等地面条件相同的人造环境，供航天员工作、居住和休息、娱乐，航天员还能洗澡、散步、锻炼身体、看电视，以及与家人朋友通过可视电话聊天等。
空间站扩大了人类开发太空资源的范围和规模。它利用太空超微重力、超洁净、超真空、超无菌以及超阳光辐射等地面所不可能具有的环境条件，使航天员可以长期从事天文观测、地球资源勘测和国土普查、大地测量和天气预报、生产新材料的试验、医学和生物学研究、高纯药物生产试验、军事侦察、天基战略武器的实验等。
1971年4月，前苏联发射了世界上第一个小型实验性空间站“礼炮1号”，由轨道舱、服务舱和对接舱组成，总长约12.5m、最大直径4m、总重量约18.5t，可居住6名航天员，在太空总共运行了6个月。到1985年，前苏联共发射7个“礼炮”系列空间站。
美国在1973年5月发射了名为“天空实验室”的第一个试验性空间站，全长36m、直径6.7m、重82t。1979年7月完成使命后坠入大气烧毁。
1986年2月，前苏联发射了“和平号”空间站，也是世界上第一个长久性空间站，轨道高度300～400km。空间站全长87m，其核心舱有6个对接口，2个用于对接的运输飞船，4个用于对接的其他专用舱体，包括“联盟号”载人飞船在内，总重123t，创下了航天员在空间站上最长366天的飞行纪录。该空间站原设计寿命5年，到1999年实际在轨工作12年，取得了丰硕的研究成果。
由美国牵头，俄罗斯、加拿大、日本、巴西和欧洲航天局等16个国家参与，从1998年11月起开始合作建造的国际空间站，共有12个舱段，总长108m、宽88m、总重量约423t，轨道运行高度为397km。不过，由于经费问题以及美国航天飞机因技术故障升空时间屡次延后，国际空间站迄今也没有完成建成。
中国下一步也将发展自己的空间站。