中國太空站的內部空間大約有110立方米。中國太空站整體呈T字構型，包括1個核心艙、2個實驗艙。為了讓航天員在太空中的長期生活更加舒適，核心艙在設計上有很大突破，供航天員工作生活的空間約50立方米，加上兩個實驗艙後，航天員活動空間整體達到110立方米。
核心艙
核心艙命名為“天和”，全長16.6米，最大直徑4.2米，發射質量22.5噸，可支援3名航天員長期在軌駐留，是我國目前研製的最大航天器。它既是太空站的管理和控制中心，也是航天員生活的主要場所，還能支援開展少量的空間科學實驗和技術試驗。為了讓航天員在太空中的長期生活更加舒適，核心艙在設計上有很大突破，供航天員工作生活的空間約50立方米，加上兩個實驗艙後，航天員活動空間整體達到110立方米。
核心艙又包括節點艙、生活控制艙和資源艙三部分，有3個對介面和2個停泊口。停泊口用於連線兩個實驗艙，一起與核心艙組裝形成太空站組合體。對介面用於載人飛船、貨運飛船及其他飛行器訪問太空站，另有一個出艙口供航天員出艙活動。其中，核心艙前端的兩個對介面接納載人飛船對接停靠，後端的一個對介面接納貨運飛船停靠補給。對介面可以支援其它飛行器短期停靠，並接納新的艙段對接，擴充套件太空站規模。
實驗艙
實驗艙Ⅰ名為“問天”，主要任務是開展艙內和艙外空間科學實驗和技術試驗，也是航天員的工作生活場所和應急避難場所。實驗艙Ⅰ配備了航天員出艙活動專用氣閘艙，支援航天員出艙活動，配置了小型機械臂，可進行艙外載荷自動安裝操作。實驗艙Ⅰ有著核心艙部分關鍵平臺功能，這意味著在需要的時候，它可以執行對太空站的整個管理和控制。
實驗艙Ⅱ名為“夢天”，具備和實驗艙Ⅰ類似的功能。實驗艙Ⅱ還配置有貨物專用氣閘艙，在航天員和機械臂的輔助下，支援貨物、載荷自動進出艙。
