Zarya (Bình minh), mô-đun đầu tiên của ISS, được phóng lên bởi một tên lửa Proton vào tháng 11 năm 1998. Sau đó hai tuần, sứ mệnh STS-88 được tiến hành mang theo Unity, một trong ba mô-đun nút, và kết nối nó với Zarya. Hai mô-đun hạt nhân tối thiểu này vận hành tự động trong một năm rưỡi, cho đến tháng 6 năm 2000, khi mô-đun Zvezda (Ngôi sao) của Nga được kết nối thêm vào, cho phép một phi hành đoàn tối thiểu ba người lưu lại lâu dài trên ISS. Từ năm 2000 đến năm 2006, mô-đun điều áp chính duy nhất được thêm vào trạm là Mô-đun phòng thí nghiệm Destiny, do STS-98 mang lên vào năm 2001.

Khi việc lắp ráp hoàn thành, ISS sẽ có thể tích được điều áp khoảng chừng 1.000 m³, với trọng lượng khoảng 400.000 kg (400 tấn), có thể tạo ra xấp xỉ 100 kilowatt năng lượng, chiều dài toàn bộ giàn đỡ là 108,4 m, chiều dài tất cả mô-đun là 74 m, và chứa được 6 phi hành gia. Việc xây dựng trạm đầy đủ sẽ cần đến hơn 40 chuyến bay lắp ráp. Trong số những chuyến bay này, hiện có 33 chuyến dự định dùng tàu con thoi để vận chuyển thiết bị, với 28 chuyến bay đã thực hiện và 5 chuyến trong khoảng từ nay tới 2010. Các chuyến bay lắp ráp khác gồm có những mô-đun được phóng lên bởi tên lửa Proton của Nga hoặc bằng tên lửa Soyuz (Liên hiệp) như trường hợp của bộ phận Nút thông khí Pirs.

Ngoài những chuyến bay lắp ráp và hậu cần, khoảng 30 chuyến bay sẽ được thực hiện bằng Tàu vận tải Tiến bộ để cung cấp đầy đủ nhu yếu phẩm cho đến năm 2010. Thiết bị thí nghiệm, nhiên liệu và những thứ tiêu dùng khác sẽ được gửi đến trên mọi phương tiện ghé thăm trạm ISS gồm: tàu con thoi, tàu Tiến bộ, ATV của châu Âu (đã có chuyến bay đầu tiên vào tháng 3 năm 2008), và HTV của Nhật Bản (dự kiến vào cuối năm 2009).Trạm ISS khi được hoàn thành sẽ gồm các mô-đun điều áp gắn kết với nhau nối với một Giàn cấu trúc hợp nhất, trên đó gắn bốn cặp mô-đun tế bào quang điện PV - photovoltaic lớn (các tấm pin mặt trời). Mô-đun điều áp và giàn đỡ sẽ được đặt vuông góc với nhau: giàn đỡ mở rộng từ mạn phải đến mạn trái và khu vực có người ở trải dài tiếp tục ở phần trục hai đầu của trạm. Dù trong thời gian xây dựng góc nghiêng của trạm có thể thay đổi, nhưng khi tất cả bốn cặp mô-đun tế bào quang điện được đặt đúng vị trí ở hai đầu của trạm, nó sẽ nằm đúng theo hướng di chuyển[12].

Tổng cộng có 10 mô-đun điều áp (Zarya, Zvezda, Mô-đun phòng thí nghiệm Destiny, Mô-đun Unity (Node 1), Mô-đun Harmony (Node 2), Node 3, Mô-đun phòng thí nghiệm Columbus, Mô-đun thí nghiệm Nhật Bản Kibo, PMM và RM), đã được lên danh sách để thực hiện lắp ráp. Đây là những thành phần của ISS theo dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2010[13]. Một số những bộ phận điều áp nhỏ sẽ được thêm vào như tàu vũ trụ Soyuz (2 tàu như tàu cứu hộ - thay đổi luân phiên trong 6 tháng), tàu vận tải Progress (2 hoặc hơn), mô-đun thông khí Quest và Pirs, cũng như Mô-đun hậu cần đa mục đích định kỳ, Tàu vận tải không người lái ATV và Tàu vận tải H-II).

Thảm họa Columbia và những thay đổi trong kế hoạch xây dựng

Thảm họa và hậu quả

Thảm họa Phi thuyền con thoi Columbia 1 tháng 2 năm 2003, tiếp đó là hai năm rưỡi đình chỉ Chương trình tàu con thoi của Hoa Kỳ, cùng với hàng loạt vấn đề trong việc tiếp tục cho các tàu con thoi hoạt động trở lại vào năm 2005, đem đến một tương lai không chắc chắn cho ISS đến tận năm 2006.

Chương trình tàu con thoi của NASAc tiếp tục vào ngày 26 tháng 7 năm 2005, với sứ mệnh Bay trở lại STS-114 của tàu Discovery. Nhiệm vụ của tàu Discovery là đến ISS để kiểm tra những biện pháp an toàn mới kể từ thảm họa Columbia và cung cấp đồ tiếp tế cho trạm. Dù nhiệm vụ đã thành công an toàn, nhưng không phải là không có sự rủi ro; người ta vẫn lo ngại về những tấm cách nhiệt ốp ở thùng nhiên liệu ngoài có thể bị rơi ra bất kỳ lúc nào và gây ra thảm họa, khiến cho lãnh đạo NASA phải tuyên bố tạm ngưng các chuyến bay cho đến khi vấn đề này được giải quyết.

Trong thời gian giữa thảm họa Columbia và bắt đầu lại việc phóng tàu con thoi, những sự thay đổi phi hành đoàn trên ISS đều do tàu vũ trụ Soyuz của Nga chuyên chở. Bắt đầu từ Expedition 7, chỉ có hai phi hành gia được phóng lên ISS, trong khi trước đây có đến ba phi hành gia. Vì ISS không được tàu con thoi cung cấp nhu yếu phẩm trong một thời gian dài, một số lớn những vật phẩm trong kế hoạch đã không được sử dụng thích hợp, khiến cho hoạt động của trạm bị cản trở tạm thời vào năm 2004. Tuy nhiên các tàu vận tải Tiến bộ và chuyến bay con thoi STS-114 đã giải quyết vấn đề này.

Những thay đổi trong kế hoạch xây dựng

Việc xây dựng ISS đã kéo dài hơn nhiều so với kế hoạch dự kiến hoàn thành vào năm 2004 hoặc 2005. Nguyên nhân của sự chậm trễ này là do các quan chức NASA lưỡng lự trong việc ra quyết định về các chuyến bay của tàu con thoi sau khi xảy ra Thảm họa Columbia vào đầu năm 2003. Một lý do khác cũng phải kể đến là việc cơ quan vũ trụ của Nga cũng bị cắt giảm ngân sách hoạt động cho chương trình ISS. Trong thời gian hoãn phóng tàu con thoi, việc xây dựng ISS được tạm dừng và các thí nghiệm khoa học được tiến hành trên tàu cũng bị hạn chế vì phi hành đoàn lúc bấy giờ chỉ còn lại 2 người.

Kể từ đầu năm 2006, có nhiều thay đổi so với kế hoạch dự kiến ban đầu, thậm chí cả kế hoạch trước thảm họa Columbia. Những mô-đun và các kết cấu khác bị hủy bỏ hoặc thay thế, số lượng các chuyến bay của tàu con thoi đến ISS cũng giảm bớt về số lượng so với kế hoạch trước đây. Theo thông báo mới nhất về tiến độ xây dựng trạm ISS, 80% kết cấu phần cứng của trạm đã được hoàn thành và đang hoạt động trên quỹ đạo, dự kiến trạm sẽ được hoàn thành vào năm 2010[14]. Số thành viên phi hành đoàn sẽ trên trạm sẽ tăng từ 3 lên 6 người vào khoảng tháng 5 năm 2009, sau khi tàu con thoi thực hiện 12 chuyến bay xây dựng tiếp theo sứ mệnh Bay trở lại thứ hai mang tên STS-121. Các sứ mệnh STS-126 và STS-119 đã giúp chuẩn bị cho trạm sẵn sàng cho sự tăng số thành viên này. Để đáp ứng được số lượng phi hành gia đông như thế, trạm cần phải đáp ứng được các yêu cầu bao gồm việc tăng cường hỗ trợ môi trường trên ISS, một tàu Soyuz cố định thứ hai trên trạm với chức năng như một "tàu cứu hộ" thứ hai, các chuyến bay thường xuyên hơn của tàu Tiến bộ để cung cấp gấp đôi lượng hàng hóa cần dùng trên trạm, tăng thêm nhiên liệu để nâng cao sự vận động của trạm trên quỹ đạo, và cung cấp đủ các thiết bị thí nghiệm.

Các thành phần mô-đun lắp ráp hiện này

Trạm ISS hiện nay gồm có 7 mô-đun điều áp chính gồm 2 mô-đun của Nga mang tên Zarya (Bình minh) và Zvezda (Ngôi sao), 3 mô-đun của Hoa Kỳ mang tên Destiny (Vận mệnh), Unity (Thống nhất) và Harmony (Hòa hợp), module Columbus của châu Âu và KIBO (Hi vọng) của Nhật Bản. Các bộ phận điều áp khác trong cấu trúc trạm hiện nay là Quest Joint Airlock, Gian nối Pirs và module hậu cần điều áp của KIBO. Tàu vũ trụ kết nối với ISS cũng góp phần mở rộng thể tích điều áp trong trạm. Luôn có ít nhất một tàu vũ trụ Soyuz được nối với trạm như một "tàu cứu hộ" và cứ 6 tháng một lần được thay thế bởi một tàu Soyuz khác cùng với sự thay đổi phi hành đoàn.

Mặc dù không kết nối thường xuyên với ISS, một bộ phận của ISS là Mô-đun Hậu cần Đa mục đích (MPLM) thường được mang theo trong các chuyến bay của tàu con thoi. MPLM được kết nối với Unity và được sử dụng để cung cấp phần hậu cần cho các chuyến bay.

Kể từ tháng 4 năm 2016 trạm gồm có các mô-đun và bộ phận sau:

*Giàn đỡ P6 đã được di chuyển từ vị trí tạm thời trên giàn Z1 tới vị trí cuối cùng cạnh giàn đỡ P5 trong sứ mệnh STS-120.

Các thành phần sẽ được phóng