Uzay istasyonu, içerisinde sürekli olarak insan barındıran ve sürekli olarak uzayda yer alacak şekilde tasarlanan araçlar grubuna verilen genel addır. Uzayda yer alan ilk uzay istasyonu, Salyut 1, SSCB tarafından 19 Nisan 1971 yılında uzaya gönderildi ve 20 metre uzunluğunda ve 4 metre çapında ölçülere sahipti. Bu uzay istasyonunda yer görev alacak olan ilk ekibi taşıyan Soyuz 10 uzay aracının kenetleme mekanizması arızalandığından, uzay istasyonunda ilk kez yer alacak olan üç kişilik ekip, Soyuz 11 uzay aracı ile uzay istasyonuna gönderildi. Ekip, istasyonda sadece 24 gün kaldı. Ne yazık ki Soyuz 11 ekibi, Dünya'ya geri dönerken Dünya atmosferine girdikleri sırada kabin basıncındaki azalma sebebiyle hayatlarını kaybetti. Mir gibi yeni nesil Sovyet uzay istasyonlarında iki adet kenetleme mekanizması ve su oluşturma özellikleri yer alıyordu. Bu istasyonlar, içlerinde sürekli olarak insan barınabilecek şekilde tasarlanmışlardı.
Amerika Birleşik Devletleri tarafından oluşturulan ilk uzay istasyonu olan Skylab, Mir'den üç kat daha büyüktü ve 1973 yılında uzaya gönderildi. 1984 yılında Başkan Ronald Reagan, Birleşik Devletler'in Özgürlük (Freedom) adında dev bir uzay istasyonu oluşturmayı planladığını açıkladı ancak ardı arkası kesilmeyen bütçe kesintilerinin ardından planlar değişti. 1993 yılında Birleşik Devletler, Rusya, Japonya, Kanada ve Avrupa Uzay Ajansı ile birlikte Uluslararası Uzay İstasyonu ekibinde yer aldı. Bu uzay istasyonuna ait ilk element, 1998 yılında uzaya gönderildi.
Birleşik Devletler, Rusya, Kanada ve on bir Avrupa ülkesinin ortaklaşa yürüttüğü Uluslararası Uzay İstasyonu projesi, 2000 yılının Kasım ayından beri görevdedir. Her gün dünya çevresinde 15.77 kez dönen bu istasyonun yerden yüksekliği, 350 ila 460 kilometre arasında değişmektedir. Uzay Dolmuşu adı verilen bir mekiğin yanı sıra Rusya'nın Soyuz ve İlerleme (Progress) uzay araçları kullanılarak insan taşımakta ve gerekli malzemeler gönderilmektedir.
Uluslararası Uzay İstasyonu'nda altı adet astronot sürekli olarak yer almakta, astronotlar birkaç ayda bir değişmektedir. Astronotlar, mikroyerçekimi, biyoloji, biyomedikal ve sıvı fiziği deneyleri üzerinde çalışmaktadır. Ayrıca Uluslararası Uzay İstasyonu'nun uzun vadeli hedeflerinden birisi de, uzayda uzun süreli olarak kalmanın insan vücudu üzerindeki etkilerini ölçmektir.