1、核心舱：全长约18.1米，最大直径约4.2米，发射质量20-22吨。核心舱模块分为节点舱、生活控制舱和资源舱。主要任务包括为航天员提供居住环境，支持航天员的长期在轨驻留，支持飞船和扩展模块对接停靠并开展少量的空间应用实验，是空间站的管理和控制中心。
2、实验舱：全长均约14.4米，最大直径均约4.2米，发射质量均约20-22吨。空间站核心舱以组合体控制任务为主，实验舱II以应用实验任务为主，实验舱I兼有二者功能。实验舱I、II先后发射，具备独立飞行功能，与核心舱对接后形成组合体，可开展长期在轨驻留的空间应用和新技术试验，并对核心舱平台功能予以备份和增强。
3、货运飞船：最大直径约3.35米，发射质量不大于13吨。货运飞船是空间站的地面后勤保障系统。主要任务，一是补给空间站的推进剂消耗，空气泄漏，运送空间站维修和更换设备，延长空间站的在轨飞行寿命；二是运送航天员工作和生活用品，保障空间站航天员在轨中长期驻留和工作；三是运送空间科学实验设备和用品，支持和保障空间站具备开展较大规模空间科学实验与应用的条件。