從20世紀60年代起，人類開始涉足太空。但航天員乘坐載人飛船，在太空一般隻能連續停留幾天，因為飛船上的空間有限，無法攜帶過多的供應物資。如果想長期居住在太空，則必須使用空間站。
空間站也稱軌道站或航天站，由於體積較大，一般都設計成組合式結構，由中心構架和一係列對接艙、氣閘艙、軌道艙、生活艙、服務艙、專用設備艙和太陽能電池帆板等組成，每個艙段都有幾個載人飛船那麼大，因此需要運載火箭多次發射或航天飛機多次飛行，把空間站的組合構件運送到軌道上組裝而成。也有人設想將未來空間站設計成充氣式，發射前卷起來減小體積，升空後充氣恢複原狀，這樣隻需要發射一次就夠了。
空間站內部一般設有儀器室、控製室、實驗室、航天員臥室、餐廳、衛生間等，艙內形成和地球壓力、溫度、濕度等地麵條件相同的人造環境，供航天員工作、居住和休息、娛樂，航天員還能洗澡、散步、鍛煉身體、看電視，以及與家人朋友通過可視電話聊天等。
空間站擴大了人類開發太空資源的範圍和規模。它利用太空超微重力、超潔淨、超真空、超無菌以及超陽光輻射等地麵所不可能具有的環境條件，使航天員可以長期從事天文觀測、地球資源勘測和國土普查、大地測量和天氣預報、生產新材料的試驗、醫學和生物學研究、高純藥物生產試驗、軍事偵察、天基戰略武器的實驗等。
1971年4月，前蘇聯發射了世界上第一個小型實驗性空間站“禮炮1號”，由軌道艙、服務艙和對接艙組成，總長約12.5m、最大直徑4m、總重量約18.5t，可居住6名航天員，在太空總共運行了6個月。到1985年，前蘇聯共發射7個“禮炮”係列空間站。
美國在1973年5月發射了名為“天空實驗室”的第一個試驗性空間站，全長36m、直徑6.7m、重82t。1979年7月完成使命後墜入大氣燒毀。
1986年2月，前蘇聯發射了“和平號”空間站，也是世界上第一個長久性空間站，軌道高度300～400km。空間站全長87m，其核心艙有6個對接口，2個用於對接的運輸飛船，4個用於對接的其他專用艙體，包括“聯盟號”載人飛船在內，總重123t，創下了航天員在空間站上最長366天的飛行紀錄。該空間站原設計壽命5年，到1999年實際在軌工作12年，取得了豐碩的研究成果。
由美國牽頭，俄羅斯、加拿大、日本、巴西和歐洲航天局等16個國家參與，從1998年11月起開始合作建造的國際空間站，共有12個艙段，總長108m、寬88m、總重量約423t，軌道運行高度為397km。不過，由於經費問題以及美國航天飛機因技術故障升空時間屢次延後，國際空間站迄今也沒有完成建成。
中國下一步也將發展自己的空間站。