第二階段為初期裝配階段(1998～2000)，主要內容是建立國際空間站的核心部分，使空間站擁有初始的載人能力。美國氣閘艙發射並在軌對接的完成，將標誌著第二階段的結束。此時，國際空間站達到了允許3名宇航員在軌工作的水平，站上擁有13個科學實驗機櫃(可進行各種科學實驗)和一對太陽能電池板(提供10千瓦功率)。
第三階段為最後裝配及應用階段(21世紀初)，主要內容是完成國際空間站的裝配工作，達到允許6～7人長期在軌工作的能力。在這一階段將先後發射和組裝美國的桁架結構、太陽能電池陣和其他設施；俄羅斯也將同時裝配桁架結構、太陽能電池板和研究艙等設備。我國參與研製的“阿爾法”磁譜儀定於2002年將被安裝到國際空間站的桁架上。2004年1月美國居住艙在軌裝配完畢後，國際空間站的建造工程即大功告成。它的大小將是俄羅斯“和平號”空間站的5倍。當它的太陽能電池板張開後，空間站的展開麵積約有2個足球場那麼大。空間站的封閉容積約為1300立方米，相當於兩個波音747飛機的內部空間，內部氣壓保持在一個標準大氣壓。站上共有33個國際標準機櫃和俄羅斯研究艙內的20個有效載荷機櫃可供科學實驗使用，工作壽命將達到10年～15年。屆時，這座國際空間站將運行在傾角516°、距地球397公裏的軌道上。
建造這座史無前例的“空間大廈”將使用美國航天飛機、俄羅斯“質子號”和“聯盟號”運載火箭三種運載工具。由於它的全部總重量近430噸，所以美國和俄羅斯兩國宇航員至少得進行43次太空飛行才能把各種部件送入太空軌道，然後還要進行1800小時共計144次的太空行走，才能將這些材料組裝完畢。這將是過去40年俄美兩國宇航員太空行走時間總和的兩倍。為防萬一，美國科學家還研製出一種救生艇，用於外掛在國際空間站上。當出現緊急情況時，宇航員可以乘坐它返回地球。
國際空間站不僅體積巨大，而且耗資驚人，據估計總共要花費各國的資金1000億美元左右。從某種意義上說，它是用大量的金錢砌起來的。美國科學家協會的航天政策主管約翰·派克評價說：“它是人類曆史上最昂貴的工程。”
不過，國際空間站建成後，科學家們除了利用它研究人如何在太空安全、長期生存這一重大課題外，還要完成一些非常重要的實用課題。如在太空站從事優質高效藥物、特殊聚合物、用於超高速電腦的半導體材料及高溫超導材料的研製；空間站的實驗艙還將進行一係列重要的科學實驗。此外，科學家們還將進行一個非常有趣的試驗，即在空間站上安裝一個巨大的反射器。這個反射器計劃長寬都設計為1萬米，它所反射的陽光足以照亮地球上16萬平方公裏的範圍。有關專家計算，這個空間“反射鏡”可以幫助人類節約大量能源，10年省下的費用，足以回收它的建設投資。
到2000年11月，國際空間站第二階段工作基本完成，第一批3名宇航員已經開始在軌工作，進行了一係列科學實驗工作。