冷战时期，载人航天是美苏两国开展空间竞赛的主要竞技场。到1982年，前苏联已成功地发射了7个“礼炮”号系列载人空间站，并拟发射“和平”号长期载人空间站。美国在空间站的运行管理方面处于明显的劣势。为了摆脱这种局面，1984年1月，美国前总统里根向全世界宣布，美国将在10年内投资80亿美元，建成规模庞大的永久载人空间站，并邀请盟国参加，拟压倒前苏联即将发射的“和平”号空间站。欧空局、日本、加拿大等国迅速作出了积极响应，于1988年正式加盟该计划，并把这一空间站命名为“自由”号空间站。 但由于“自由”号空间站的目标定得太高，它在政治、经济、技术等方面都受到了制约，迫使“自由”号空间站经受了一次次脱胎换骨似的重新设计，规模一次次缩小、技术难度不断下降，而研制进度却一次次延后，研制经费不断上涨，反对“自由”号空间站的呼声日益高涨，甚至险些被取消。
冷战的结束为美俄间的航天合作提供了政治条件。美国出于政治考虑和垂涎于俄罗斯丰富的载人航天飞行、管理经验，而俄罗斯急剧衰退的经济环境，无力单独建造原计划发展的“和平”2号空间站，迫切需要从美国那儿获得美元来支撑其庞大的航天计划。两国各取所需，一拍即合，以美国为首的“自由”号空间站合作伙伴于1993年12月正式邀请俄罗斯加盟，在原“自由”号空间站和“和平”2号空间站的基础上，联合建造“阿尔法”国际空间站（现称“国际空间站”）。就这样，以美国和俄罗斯牵头，联合欧空局11个成员国(即德国、法国、意大利、英国、比利时、荷兰、西班牙、丹麦、挪威、瑞典和瑞士)、日本、加拿大和巴西（1997年加入）等16个国家共同建造和运行的国际空间站诞生了。国际空间站成为迄今最大的航天合作计划。
如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站，国际空间站则属于第四代空间站了。国际空间站工程耗资600多亿美元，是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物，又是当前美俄合作的结果，从侧面折射出历史的一段进程。
1993年克林顿政府提出，将“自由”号空间站计划由美国独自建造改为国际合作建设，把美国在航天领域内的对手俄罗斯拉进来，再联合日本、欧洲航天局及加拿大作为伙伴共同筹建。美国吸引俄罗斯参加国际空间站的建设可谓老谋深算，既可以利用俄罗斯现成的硬件及载人航天技术和经验，降低空间站的成本，又可以防止俄罗斯航天技术的扩散，可谓“一箭双雕”。?
而继承了苏联航天科技成果的俄罗斯则由于国内政局动荡，经济困难，已无力独自开展大规模的航天活动，所以也乐意与美国联手建造空间站。这样，两个冷战时期的宿敌决定携手起来共建国际空间站。经过5年准备，空间站于1998年底正式“开工”兴建。
国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段，现已完成。这期间，美俄主要进行了一系列联合载人航天活动。美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行，训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力；第二阶段从1998年11月开始：俄罗斯使用“质子－K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道。它还担负着一些军事实验任务，因此该舱只允许美国宇航员使用。实验舱的发射和对接的完成，将标志着第二阶段的结束，那时空间站已初具规模，可供3名宇航员长期居住；第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空。当这些舱室与空间站对接后，则标志着国际空间站装配最终完成，这时站上的宇航员可增至7人。
国际空间站预计将在2004年建成，完工后由6个实验舱（美国一个、欧洲航天局一个、俄罗斯三个）、一个居住舱、两个连接舱、服务系统及运输系统等组成，是一个长88米，重约430吨的庞然大物，站上居住舱容积为1200平方米。
美、俄等15国联手建造国际空间站，预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来。不过，几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求。“路漫漫其休远兮，吾将上下而求索”，人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心。1998年11月，人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程，这似乎在告诉人类：照此下去，征服太空不是梦。
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 document.write(" ");ad_dst = ad_dst+1; 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。