在2000年底，当时的中国科技部长朱丽兰就表示，中国将在第十个五年计划中增加国际科技合作项目，目标之一就是参加国际空间站计划。“国际空间站虽然由美国和俄罗斯共同主导，但是绝对控制权依旧掌握在美国的手里。目前中国是继美国、俄罗斯之外的世界第三大航天大国，美国对中国航天技术的崛起一直深感忧虑并怀有戒心。为了防止航天技术的扩散，保持美国在太空探索领域中的优势，美国一直拒绝中国参与国际空间站计划。”俞盈帆说。在2000年底，当时的中国科技部长朱丽兰就表示，中国将在第十个五年计划中增加国际科技合作项目，目标之一就是参加国际空间站计划。“国际空间站虽然由美国和俄罗斯共同主导，但是绝对控制权依旧掌握在美国的手里。目前中国是继美国、俄罗斯之外的世界第三大航天大国，美国对中国航天技术的崛起一直深感忧虑并怀有戒心。为了防止航天技术的扩散，保持美国在太空探索领域中的优势，美国一直拒绝中国参与国际空间站计划。”俞盈帆说。早
中国宇航学会副理事长兼秘书长杨俊华告诉记者，并不仅仅是中国参与国际空间站合作的难度比较大，实际上，中国航天科技的整个发展历程一直都受到美国等一些西方国家的技术封锁和遏制。近些年来，中国在载人航天领域取得了一些举世瞩目的成就，中国想要与美国等西方发达国家合作，就必须要用自己的实力来证明，掌握一些关键技术和人才。没有实力，一些合作项目就根本参与不进去。“就像美国和俄罗斯，曾经是‘死对头’，现在却走到一起。”
上个世纪90年代初前苏联解体以后，因为科研经费的缺乏，俄罗斯的空间站建设陷入困境。但是俄罗斯拥有一流的技术和大量科研人员，为了防止这些技术和人员流落到他国，美国需要俄罗斯把这些技术和人才聚合在一起。另外，在美苏太空争霸的过程中，美国的航天工程仅仅保留了航天飞机项目。要继续进行大量的太空探索，美国也迫切需要俄罗斯的合作。也就是在这样的政治背景下，美国和俄罗斯这两个航天大国走到了一起。
至于加拿大、日本、巴西和欧洲空间局国家之所以能够加入到国际空间站的合作中去，除了政治制度方面的因素以外，这些国家在太空领域并不是美国的强力竞争者，到目前为止它们还没有独立实施载人航天的能力。而这些国家参与到国际空间站的合作可以大大减轻美国的经济负担。目前，国际空间站的建设费用已经超过1000亿美元，其每年的运营费用也超过了900亿美元。如果都由美国来承担这些费用，其就会面临比较大的经济压力。“在这样的背景下，美国就要谋求众多的、并且和它没有太空利益冲突的国家参与到国际空间站的合作之中。”
国际空间站由下列部分组成：俄罗斯"进步－M45"、国际空间站结构 2012"联盟－TM23"、"进步－M－C01"飞船，俄罗斯的"晨星"号服务舱、"曙光"号工作舱，美国的"团结"号连接舱和"女神"号实验舱、俄"黎明"号小型实验舱等。
空间站共有俄罗斯、美国、欧盟和日本发射的13个舱，重量400吨。
国际空间站总体设计采用桁架挂舱式结构，即以桁架为基本结构，增压舱和其它各种服务实施挂靠在桁架上，形成桁架挂舱式空间站。其总体布局如图所示。大体上看，国际空间站可视为由两大部分立体交叉组合而成：一部分是以俄罗斯的多功能舱为基础，通过对接舱段及节点舱，与俄罗斯服务舱、实验舱、生命保障舱、美国实验舱、日本实验舱、欧空局的“哥伦布”轨道设施。
等对接，形成空间站的核心部分；另一部分是在美国的桁架结构上，装有加拿大的遥操作机械臂服务系统和空间站舱外设备，在桁架的两端安装四对大型太阳能电池帆板。这两大部分垂直交叉构成“龙骨架”，不仅加强了空间站的刚度，而且有利于各分系统和科学实验设备、仪器工作性能的正常发挥，有利于宇航员出舱装配与维修等。
国际空间站的各种部件是由合作各国家分别研制，其中美国和俄罗斯提供的部件最多，其次是欧空局、日本、加拿大和意大利。这些部件中核心的部件包括多功能舱、服务舱、实验舱和遥操作机械臂等。俄罗斯研制的多功能舱(FGB)具有推进、导航、通信、发电、防热、居住、贮存燃料和对接等多种功能，在国际空间站的初期装配过程中提供电力、轨道高度控制及计算机指令；在国际空间站运行期间，可提供轨道机动能力和贮存推进剂。俄罗斯服务舱作为国际空间站组装期间的控制中心，用于整个国际空间站的姿态控制和再推进；它带有卫生间、睡袋、冰箱等生保设施，可容纳3名宇航员居住；它还带有一对太阳能电池板，可向俄罗斯部件提供电源。
实验舱是国际空间站进行科学研究的主要场所，包括美国的实验舱和离心机舱、俄罗斯的研究舱、欧空局的“哥伦布”轨道设施和日本实验舱。舱内的实验设备和仪器大部分都是放在国际标准机柜内，以便于维护和更换。加拿大研制的遥操作机械臂长17.6米，能搬动重量为20吨左右、尺寸为18.3米4.6米的有效载荷，可用于空间站的装配与维修、轨道器的对接与分离、有效载荷操作以及协助出舱活动等，在国际空间站的装配和维护中将发挥关键作用。
