1998年的12月3日，美国“奋进”号航天飞机将“团结”号的“节点1”号舱和一个对接适配器发射升空。“团结”号是美国制造、发射的第一个国际空间站组件。其总长10米，直径46米，重115吨。它是一个转接过渡舱，用于连接美国航天飞机的太空居室、工作台及试验室等。另外，通过它还将连接铺设管道、电缆等公共设施，甚至还用于调节内部环境参数及生命保障系统的网络。
12月6日，“团结”号成功地与俄罗斯“曙光”号多功能货舱进行了对接。“奋进”号上的宇航员进行了太空组装。10日，宇航员首次进入新站。
15日，航天飞机胜利返航。
法国重新与欧空局签约
1998年11月25日，法国与欧空局签订合作协定，价值近49亿美元。法国为国际空间站研制一架自动转移飞行器的验证飞机。实验飞机主要用于为空间站运送燃料和补给品，还可定期为空间站进行保持轨道高度的推进。它入轨后与俄罗斯制造的服务舱进行对接。
加拿大机械臂研制进展顺利
太空机械臂加拿大计划主要为国际空间站提供一套“移动服务系统”，包括1个空间遥控机械臂系统、1个遥控移动服务台、2根专用灵巧机械臂。这套设备将在国际空间站的太空装备和维护工作中起关键作用。现已先后于2001年4月19日与2002年6月5日分批将之发射至太空。
国际空间站近期建设（2000年以后）
美国航天飞机“亚特兰蒂斯”号2000年5月21日，载有美国和俄罗斯宇航员的美国航天飞机“亚特兰蒂斯”号与正在建设的国际空间站顺利对接。
此次对接在距地面320千米的上空进行，航天飞机与空间站上的“曙光”号基础舱和“团结”号节点舱联合体实现自动对接。
5月19日，“亚特兰蒂斯”号从美国肯尼迪航天发射中心发射升空，它载有大约1吨重的货物，宇航员总共在太空停留10天，对国际空间站进行保养和补给。
29日，宇航员完成飞行任务后，乘航天飞机安全返回地面。
2000年7月12日，俄罗斯在哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天发射中心成功发射了携带俄制“星辰”号指令舱的“质子”火箭，它的顺利升空为宇航员最终能登上国际空间站铺平了道路。
2000年7月，核心组件“星辰”号服务舱发射成功。
莫斯科时间7月12日，俄罗斯在位于哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射中心成功发射了为国际空间站承建的“星辰”号服务舱。随着它的升空，国际空间站将首次具备载人运行的条件。该服务舱长13米，宽30米，重24吨。它由3个密封舱和1个非密封舱组成。舱内有控制系统、生命保障系统和推进器装置。它还将是空间站的主要生活区，由3个睡眠区、1个浴室、1个娱乐健身中心、1个试验室等组成。
“星辰”号服务舱7月27日，“星辰”号又与已在太空飞行的空间站联合体进行对接。
莫斯科时间2000年8月6日，随着俄罗斯在拜科努尔航天发射中心成功发射“联盟-Y”型运载火箭，向国际空间站运送给养的“进步”号货运飞船顺利被送入轨道。此次发射的货运飞船载有修正国际空间站运行轨道的燃料，以及为将来长期考察组准备的食用水、科学仪器设备等物品。
“星辰”号服务舱发射地——哈萨克斯坦
拜科努尔航天发射中心
19日，货运飞船与之前发射对接的国际空间站初期联合体（“曙光”号功能货舱，“团结”号节点舱，“星辰”号服务舱）顺利实现对接，成为正式发射的空间站又一组件。
10月31日10时53分（北京时间15时53分），一枚“联盟-Y”型火箭从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场腾空而起，将载有国际空间站首批长住宇航员的“联盟TM-31”号飞船送入太空，从而揭开人类在国际空间站上永久定居的大幕。升空的国际空间站首批长住宇航员共有3名，他们是美国宇航员威廉·谢泼德、俄罗斯宇航员尤里·吉德津科和谢尔盖·克里卡廖夫。他们乘坐的飞船于11月2日与国际空间站初期组件相对接。对接后，3名宇航员按计划在空间站上共逗留117个昼夜。
美国宇航局曾表示，此次发射与“阿波罗”登月行动相比，其重要性有过之而无不及。为了此次发射能够成功进行，俄、美两国的宇航部门通力合作，对发射工作的每一个细节都进行过仔细的研究和审查。在之前的5年里，谢泼德与他的俄罗斯同伴一直在为这一名为“头号远征”的发射行动做准备，其中包括接受各种训练。
“命运”号实验舱在此次国际空间站合作计划中，尽量采用“不付款”协定。根据协定，美国将先后3次用航天飞机为日本运送日制试验舱。日本则以提供一次H-2A火箭发射和制造一个离心机舱为交换条件。日本还计划用H-2转移飞行器为其他合作国发射设备，以抵消应支付的费用。
2006年11月15日，国际空间站上的活动首次在地球上进行了高清晰度电视直播，并在纽约时代广场的大屏幕电视上播放。这是人类首次观看到来自太空的高清晰度电视直播画面。
2007年1月31日，国际空间站第14长期考察组中的两名美国宇航员洛佩斯·阿莱格里亚和苏尼特·威廉斯成功进行超过7个小时的太空行走。他们将“命运”号实验舱的一个冷却回路从临时系统接入永久系统。
欧洲“哥伦布”计划与国际空间站
20世纪80年代中期，欧空局曾制定了规模庞大的载人航天计划，决心在21世纪初建成自主的载人航天系统。1987年11月，欧空局成员国部长级会议正式批准了“阿里安-5”大型运载火箭、“赫尔梅斯”“哥伦布”试验舱。
航天飞机和“哥伦布”空间站3项载人航天计划。“阿里安-5”火箭和“赫尔梅斯”航天飞机构成欧洲的天地往返运输系统，“哥伦布”空间站计划包括对接在“自由”号空间站上的“哥伦布”试验舱、有人照料的自由飞行试验室和极轨平台3个单元。
1993年9月，美国、俄罗斯决定联合研制国际空间站后，欧洲感到在国际空间站合作中的地位下降。1993年10月，欧空局提出了载人航天计划的新战略，目的是增强欧洲载人航天计划的自主性和机动性。新战略的主要内容为：重新设计“哥伦布”试验舱，重量减为10吨，使研制费降低27％，它可用“阿里安-5”火箭发射，不必用美国航天飞机送上国际空间站；研制人员运输飞行器，它类似于美国的“阿波罗”飞船，重约18吨，可载4人，将成为欧洲21世纪初的载人航天运输系统，也可作为国际空间站的人员救生飞船；研制自动转移飞行器，这是一种小型拖船，它装在“阿里安-5”火箭上，既可把“哥伦布”试验舱、也可把载人飞船送上国际空间站。
“阿里安-5”大型运载火箭的总研制费用达637亿美元。“阿里安-5”的低轨道运载能力为18吨，其每千克有效载荷送入低轨道的费用可比“阿里安-4”火箭低20％，增强了欧洲在国际航天发射市场上的竞争能力。
“哥伦布”计划主要由4部分组成，包括1个压力舱、1个有人的空间站、1个极轨平台，还有1个共轨平台，称为“尤里卡”。
由于欧洲自己没有载人航天设施，它只能利用前苏联的“礼炮”号和“和平”号空间站以及美国的航天飞机和“空间实验室”进行载人飞行。
欧洲宇航员累计飞行时间为170天。由于“挑战者”号航天飞机失事，航天飞机于1985~1988年期间停飞，故在此期间出现了一个很大的时间空隙。
除了欧空局的宇航员外，它的一些成员国诸如奥地利、比利时、法国、德国、意大利和英国也把自己的宇航员送上了美、苏／俄载人空间设施。在已进行的飞行中，欧洲宇航员的任务多数是协助从事科研活动，但也有过一次舱外活动。至20世纪90年代末，欧洲在载人航天领域已积累起丰富的经验。
在美、日、加、欧空局各方签署政府间协定决定共同研制国际空间站后，欧空局又与美宇航局签订了一份谅解备忘录。该备忘录使欧空局有权派遣宇航员加入空间站乘员组，并在任命乘员组成员及制定乘员组行为规范方面拥有参与权。
在空间站开发阶段，欧空局宇航员可能担任以下3种职务：
（1）空间站操作员，负责空间站系统；
（2）空间站专家，负责包括舱外活动在内的有效载荷操作；
（3）有效载荷专家。
至于宇航员任务培训方面，欧空局将全面负责其宇航员的基础训练。对他们的高级和实际飞行培训，欧空局将采取与其他签约国合作的方式。与此同时，美宇航局已决定为多名宇航员提供获取航天飞机任务专家资格的机会，资格评定工作已于1992年完成。
日本与国际空间站
日本政府在1989年公布的宇宙开发大纲中明确了航天活动的基本方向，即掌握具有国际水平的应用卫星和运载火箭制造技术，通过国际合作掌握载人航天的基本技术，为实现日本独立开展载人航天的长远目标奠定技术基础，而在先进的天地往返运输系统、轨道工厂、轨道间运输系统等方面仅开展基础研究和预先研究。
因此，在2000年之前日本仅把H-2运载火箭和参加国际空间站的日本试验舱列入型号研制，而用H-2火箭发射的“希望”号不载人小型航天飞机仅开展关键技术研究。
“希望”号不载人小型航天飞机
日本也参加了国际空间站的主要任务。不能否认日本近些年来在航天技术领域也取得了不小的进展，因此他们有能力参加国际空间站的活动，负责为空间站提供1个试验舱。说是1个试验舱，实际上也是很复杂的，它是1个对接在国际空间站上的多用途实验室。
整个试验舱主要由1个压力舱、1个试验后勤舱和1个暴露在空间的装置三大部分组成，总长度有18米，横向宽10米，总重有18吨，可以想象也是一个庞然大物了。
压力舱是个圆形体，最大直径4米，长度10米，它是一个密封舱，内部具备供宇航员居住生活的条件；在压力舱的前端有对接机构，可以与空间站进行对接；这个舱的主要用途也是进行空间环境下的材料科学试验研究和有关的生命科学试验研究。
在压力舱的上下面各有一个突出的圆形物，这就是试验后勤舱，直径也是4米。这个舱顾名思义是实现后勤保障的，在舱内既可以储存试验装置也可以储存需用的各种气体如氧气、氮气等以及液体如水和燃料等，它们分别放在不同的容器里，一旦用完了还可以由其他的飞行器带上去补充，有点像飞机的空中加油。试验后勤舱还有一个特殊的使命，就是在紧急的情况下可以作为轨道应急救生装置。
在压力舱的后面连接的就是暴露在空间的装置，在它上面装有各种仪器，可以进行天文研究观测以及对地球的观测，还装有需要暴露在空间的科学探测仪器设备，可进行空间粒子、宇宙射线等的探测研究。在压力舱的端面有一个像螳螂的长臂一样的设备，这是机械手，可以用它来操作暴露装置的仪器设备。
日本从1987年开始进行航天飞机关键技术研究，1993年政府批准了“H-2轨道飞机验证飞行器”计划。该飞行器重8吨，研制费14亿美元。日本不载人航天飞机计划于2008~2010年发射，研制费35~38亿美元。1994年H-2火箭发射后，日本立即着手改进H-2火箭，改进后能将15~20吨有效载荷发射到近地轨道。日本在决策载人航天时，一开始就根据国情国力，不把规模搞得过大，而且十分重视技术跟踪和关键技术研究，特别是在研制程序和投资策略上科学安排，不但有利于技术力量的充分利用，而且还避免了H-2火箭、日本试验舱和“希望”号航天飞机等投资大项目同时进入投资高峰，有条不紊地确保载人航天顺利发展。为了对日本试验舱的可行性和可靠性进行验证，1995年3月日本用H-2火箭发射了多用途可回收的空间飞行装置。该平台重360千克，由8个舱组成，全部采用模块化设计，能完成日本试验舱的地球观测、大气物理和天文研究、材料加工、生命科学试验等多项试验验证，1996年1月用“奋进”号航天飞机回收。
1995年3月18日，随着H-2火箭的第三次成功发射，日本潜心研究多年的“空间飞行平台”开始遨游太空。该飞行平台是日本第一个小型多用途空间平台，由日本太空开发总署、国际贸易工业部和宇宙科学研究所共同研制，研制工作从1987年开始，开发研制经费高达418亿日元。