航天員在空間失重環境中，全身血液重新分布，新陳代謝發生了變化，骨質疏鬆，肌肉萎縮。對這些新的人體科學和醫學，在空間站上可進行充分研究，發展航天醫學，為人類長期定居空間開辟通途。
3.天文觀測
空間站又是太空天文台，可以起到天文衛星同樣的作用，而且是在有人參與下的天文觀測，比天文衛星有更高的效率。
4.微重力材料加工和製藥
在空間進行材料加工和製藥是空間產業的重要內容。在地麵重力的作用下，流體中密度不同的成分會產生沉澱和對流，阻礙精確的分離和充分的混合，無法製造出泡沫合金等特種材料、高純度的藥品和無缺陷的晶體等，但在空間微重力條件下卻可以實施。
在地麵上人們可采用電泳和電滲析等分離技術，但是其生產速度和產品質量遠不如空間。在空間微重力環境中，沒有沉澱和對流，電泳產量比地麵提高700倍，產品純度提高4倍，可以製取各種特效生物藥品。例如，可溶解血栓、治療心血管病的尿激酶;治療糖尿病的B細胞;治療侏儒病的生長激素;治療貧血的紅血球生成素抗溶血因子;治療病毒性疾病和癌症的幹擾素等。
5.進行新技術試驗
利用空間站可以進行通信、遙感、能量轉換和推進等各方麵的新技術試驗。
空間通信的關鍵是研製大尺寸的輕型空間天線。空間站可以作為大型天線的建造基地。在空間站上有足夠的時間進行人工操作和精密裝配。在發展空間激光通信和微波通信中，空間站可以作為試驗基地，提供實際的工作環境。
在對地觀測中，需要用遙感器測量地球大氣成分、風速、海洋特性、雲層厚度和地貌特征等。對地遙感器包括大氣汙染測量儀、激光雷達、微波遙感器和氣象雷達等，發展這些遙感技術，需要一種通用的對地觀測遙感技術實驗室，而空間站正是適宜的實驗室。
近代衛星上的電能大部分來源於太陽，由光電池將太陽能直接轉換成電能。隨著航天器的發展，對電能的需求越來越大，於是對陽光的聚光要求也就提到日程上來了。利用空間站作基地，在空間裝配和試驗大型太陽能聚光器是適宜的。
載人空間站還可以提供研究解決微重力環境下的流體管理、低溫推進劑的長期貯存、低加速度力的控製等的技術實驗室。
6.在軌服務
在軌服務包括後勤服務、艙內操作、檢測、維修及艙外的裝配和構築等。航天員長期居住在空間站內，除了對空間站進行維護和修理以外，還可以為其他航天器服務。包括修理失效的衛星、為空間平台更換儀器設備、為各種航天器加注推進劑、建造巨大的空間太陽能電站和大型空間設施等等。
在空間可以建造出比在地麵上製造大得多的航天器。目前，空間結構的研究重點是展開式結構和裝配式結構。展開式雖然不需要在軌道上裝配，但其結構剛性不好，多數是撓性體。裝配式的優點是結構設計簡單，並具有很好的剛性。
空間結構操作首先需要將建造空間結構的材料和部件送入軌道，然後進行結構裝配和檢測，最後將它們展開或將它們運送到其他工作軌道上去。當空間結構需要改建或擴建時，還要對原有結構進行分解、拆除或修改。
7.作為飛往月球和其他行星的中轉站
從空間站上起飛與從地麵上起飛相比，可以節省很多能量。從空間站上起飛，沒有氣動力噪聲和氣動力載荷，當然也不會遇到地球大氣的氣動力產生的巨大超重。各種小型航天器平時停泊在空間站附近，執行任務時，由空間站給它們加注推進劑以後，就能飛往地球同步軌道、月球或其他行星。