כשתושלם, תכיל תחנת החלל הבין־לאומית שש עשרה יחידות מדוחסות אוויר ותהיה בעלת נפח כולל של כאלף מטרים מעוקבים. יחידות אלו משמשות למעבדות מחקר, מנעלי אוויר, חלקי עגינה לחלליות השונות שמגיעות לתחנה, יחידות אחסון ויחידות מגורים לצוות. חמש עשרה יחידות כאלו כבר נמצאות במסלול.
יחידות שאינן מדוחסות אוויר.
חוץ מיחידות מדוחסות האוויר, תחנת החלל מורכבת ממספר רכיבים נוספים. הרכיב הגדול ביותר הוא מערך התומכות המהווה למעשה את שלד התחנה ועליו מותקנים כל המערכים של הלוחות הסולארים והרדיאטורים. מערך תומכות זה מורכב מ־10 חלקים נפרדים המקנים לו אורך כולל של 108.5 מטר.
ה־Alpha Magnetic Spectrometer, ניסוי בפיזיקת חלקיקים, שהגיע לתחנה במשימת STS-134 במאי 2011, הותקן על מערך התומכות ומודד קרניים קוסמיות במטרה למצוא ראיות לחומר האפל ולאנטי חומר.
בנוסף, על מערך התומכות מותקנת הזרוע הרובוטית הראשית של תחנה, היכולה להגיע לכל רכיב אמריקאי בה.
אספקת הכוח.
מקור הכוח של התחנה הוא מאנרגיה סולרית, ואנרגיה זו מומרת לחשמל באמצעות הלוחות הסולריים.
לפני משימת הרכבה 4A (משימת STS-97 ב־30 בנובמבר 2000) הגיעה האנרגיה החשמלית בתחנה מלוחות סולאריים שעל היחידות זרייה וזבזדה. החלק הרוסי בתחנה משתמש ב־28 וולט של זרם ישר. המערך הסולרי מייצר בין 130 ל־180 וולט של זרם ישר. האסטרונאוטים משתמשים בו לאחר המרתו לזרם ישר יציב של 124 וולט.
הכוח יכול להתחלק בין חלקי התחנה, לאחר שהוא עובר המרה בדרך. המרה זו נחוצה לאחר ביטול פלטפורמת ייצור הכוח מתוצרת רוסיה, ולפיכך הרכיב הרוסי יהיה תלוי בלוחות הסולאריים האמריקניים לצורך אספקת החשמל. שימוש בקווי מתח גבוה בחלק האמריקני של התחנה הוביל להפחתה בשימוש בקווי מתח חשמלי ובכך גם לחסכון במשקל. חום עודף משוחרר עם לוחות קירור. מכיוון שלא ניתן להוליך את החום מעבר לצירים של הלוחות המסתובבים, ללוחות אלה יש מקרנים נפרדים. ההארקה של כל המתקנים מחוברת לשלדת התחנה, המוארקת לחלל בעזרת מתקן היורה אטומי קסנון מיוננים לחלל כדי להיפטר מעודפי מטען חשמלי. בנוסף, קיים מערך מצברים המשמש כאשר השמש מוסתרת על ידי כדור הארץ.
שמירה על מסלול התחנה.
תחנת החלל הבין־לאומית, חגה סביב כדור הארץ במסלול מעגלי בגובה שבין 278 ק"מ לבין 460 ק"מ. היא נעה במהירות ממוצעת של 27,743.8 קמ"ש ומשלימה 15.7 הקפות סביב כדור הארץ ביממה. התחנה מאבדת באופן תמידי מגובה מסלולה עקב כוח גרר המופעל עליה, דבר שמצריך להעלותה באופן תמידי למסלולה המקורי מספר פעמים בשנה. העלאה כזו דורשת אנרגיה שבאה משני מנועיה של יחידת השירות "זבזדה" הרוסית או ממעבורות החלל כשאלו עוגנות בה או על ידי חלליות פרוגרס שמגיעות באופן שוטף לתחנה כדי לחדש בה את המלאי. העלאה למסלול הרצוי אורכת בדרך כלל 2 הקפות שלמות (כ־3 שעות).
בדצמבר 2008, חתמה נאס"א על הסכם עם חברת "אד אסטרה" על אספקת רקטת מגנטו־פלזמה בעלת מתקף סגולי משתנה, שתותקן על התחנה כחלק מניסוי שאמור לשמור על גובה מסלולה של התחנה בצורה יעילה יותר מהשיטה הנוכחית.
מערכות תקשורת.
בתחנת החלל הבין־לאומית קיימות מערכות תקשורת פנימיות וחיצוניות שמעבירות מידע מדעי וטלמטריה למרכזי השליטה בכדור הארץ ומשמשות למספר מטרות, בהן העברת קובצי אודיו ווידאו, תקשורת בין צוותי התחנה לטייסי המעבורת ותקשורת בין צוותי התחנה לבני משפחותיהם.
בחלקים הרוסיים שבתחנה, מתבצעת התקשורת באמצעות אנטנת "לירה" שנמצאת בזבזדה. באנטנת "לירה" קיימת היכולת להשתמש במערכות התקשורת שנמצאות בלוויין Luch. מערכות אלו שימשו לתקשורת עם תחנת החלל מיר והוזנחו במהלך שנות התשעים של המאה העשרים. בשנת 2011 מתכננת רוסיה להציב שני לוויינים כאלו, Luch-5A ו־Luch-5B במסלול, במטרה לחדש את היכולת שאינה מנוצלת כרגע באנטנת "לירה".
מערכת תקשורת רוסית נוספת היא ווסחוד־M המאפשרת תקשורת טלפונית בין זבזדה, זאריה, פירס ופויסק. המערכת מספקת גם יכולת לשידור רדיו בתדר גבוה למרכזי השליטה בכדור הארץ.
מערכת קיום החיים.
מערכת השליטה בסביבה ומערכת קיום החיים דואגות לתנאים של לחץ אטמוספירי, רמות חמצן, מים וכיבוי אש יחד עם דברים נוספים.
העדיפות העליונה בתחנת החלל הבין־לאומית שמורה למערכת התמיכה בחיים. המערכת גם אוספת, מחשבת ואוגרת מים ומחשבת את "בזבוז" האמצעים החיוניים על ידי הצוות. לדוגמה: המערכת ממחזרת נוזלים מכיורים, מקלחות, שתן ועיבוי.
מעברים.
מכיוון שתחנת החלל סובבת את כדור הארץ בגובה רב מעל לפני השטח, היא נותרת באור השמש גם לאחר השקיעה בכדור הארץ. שטח הפנים הגדול שלה המורכב מלוחות סולריים ושמיכות בידוד טרמיות מחזירים את אור השמש בצורה יעילה, דבר הגורם לכך שבהירותה של תחנת החלל עולה על זו של כוכב הלכת נגה. לעין הבלתי מצוידת תחנת החלל נראית כנקודת אור הנעה בשמיים מעט לפני הזריחה או בערב מעט לאחר השקיעה שכן רק בזמנים אלו היא מוארת בעוד שפני הקרקע חשוכים.
החיים בתחנה.
לוחות זמנים.
לוחות הזמנים בתחנת החלל הבין־לאומית נמדדים ונקבעים לפי זמן אוניברסלי מתואם המוכר גם כשעון גריניץ'. במהלך ביקור של מעבורת חלל כלשהי עוברים אנשי הצוות בתחנה לעבוד לפי שעון המעבורת המכונה Mission Elapsed Time או בקיצור MET (שנספר מהרגע שבו המריאה המעבורת (לדוגמה: MET 2/03:45:18 מייצג יומיים, 3 שעות, 45 דקות ו־18 שניות) ולא לפי זמן אוניברסלי מתואם או כל שעון ארצי אחר). מאחר שזמני השינה נבדלים בדרך כלל בין MET לזמן אוניברסלי מתואם אנשי הצוות בתחנה מסתנכרנים עם שעון המעבורת לפני שזו עגנה בה ואחרי שהמעבורת עוזבת עוברים חזרה לשעון גריניץ'. נוהל זה מוגדר ומוכר כהסטת זמני שינה.
יום טיפוסי בתחנת החלל הבין־לאומית מתחיל בהשכמה ב־6:00 בבוקר וכולל ריטואל של "פעולות לאחר שינה" כמו צחצוח שיניים וממשיך בסריקה ובדיקת בוקר של התחנה. לאחר מכן יושב הצוות לאכול ולוקח חלק בתכנון היום יחד עם מרכזי השליטה שבכדור הארץ. יום העבודה לאחר סדר הפעולות הקבוע הנ"ל מתחיל בסביבות 8:10. היום נפתח באימון בוקר ועבודה שוטפת של ניסויים ותחזוקה. בשעה 13:05 מקבל הצוות הפסקה בת שעה הכוללת ארוחת הצהריים ואימון נוסף. לאחר מכן העבודה נמשכת עד 19:30, ואז נכנס נוהל "פעולות טרום שינה" הכולל: ארוחת ערב ואספה של הצוות. זמן השינה מוגדר באופן רשמי החל מ־21:30 (כאמור, התחנה מקיפה את כדור הארץ כ־16 פעמים ביממה ולכן מספר הזריחות והשקיעות שחווים אנשי הצוות בתחנה זהה, ולכן מכסים את חלונות התחנה כדי לתת תחושה של "לילה"). באופן כללי הצוות עובד כ־10 שעות ביום וכ־5 שעות בשבת. שאר הזמן מנוצל למנוחה או השלמת פערים בעבודה.
שינה.
התחנה מספקת בית מגורים קבוע לכל איש צוות ששוהה בה. בתחנה קיימים שני תאי שינה בחלקים הרוסיים ועוד ארבעה בשאר התחנה. תאי השינה האמריקאיים הם אישיים ומותאמים בגודל לאדם אחד ובעלי אקוסטיקה טובה. האסטרונאוט יכול לישון בתא כשהוא במצב אנכי קשור למיטה, להאזין למוזיקה, להשתמש במחשב נייד, ולאחסן חפצים אישיים במגירה גדולה או לתלותם על רשת המוצמדת לקיר. בתא ישנה גם מנורת קריאה, מדף ושולחן עבודה. לצוותים המבקרים בתחנה אין מקומות מסודרים לשינה כמו אנשי הצוות הקבועים בה, ולכן הם נאלצים לישון גם כן במצב אנכי בצמוד לקירות פנויים בתחנה. באופן מעשי, ישנה אפשרות לישון בחלל באופן חופשי ללא קשירה אך נאסר על אנשי התחנה והמבקרים בה לעשות כן בשל הסכנה לפגיעה בציוד רגיש. בנוסף, ישנה חשיבות רבה לאוורור תאי השינה בשל הסכנה הגלומה בהתעוררות אסטרונאוט המשתנק לחמצן לאחר שנוצרה סביב ראשו "בועה" של פחמן דו־חמצני.
עלויות.
התחנה היא אחד המיזמים הבין־לאומיים הגדולים והיקרים בהיסטוריה. עם תחילת בנייתה העריכו שעלות בנייתה תגיע לסכום של כ־40 מיליארד דולר. על פי ההשערות, עלות בנייתה תגיע ל־100 מיליארד דולר, מחציתם במימון אמריקאי. עלות תפעול התחנה לתקופה של 10 שנים מוערכת בסכום דומה.
ההערכה היא שידרשו לפחות 43 טיסות לחלל כדי להביא לתחנה כ־408 טונות של חומרי בניין ואספקה. בין השאר, כולל הציוד מווסתי לחץ אוויר, קורות מתכת, לוחות סולאריים, קילומטרים של כבלים חשמליים ועוד.
האסטרונאוטים האמריקנים והקוסמונאוטים הרוסים שירכיבו את הציוד מתוכננים לבצע כ־144 גיחות רגליות שיסתכמו ב־1,800 שעות "הליכת חלל" לפחות, כפול מהזמן הכולל שבילו אסטרונאוטים אמריקאים ב"הליכת חלל" מאז תחילת טיסות החלל המאוישות לפני למעלה מחמישה עשורים.
סוכנות החלל האירופאית.
סוכנות החלל האירופאית מעריכה שעד היום השקיעה 8 מיליארד אירו בפרויקט, שמתוכם מיליארד אירו הופנו למימון יחידת המעבדה, קולומבוס.
סוכנות החלל היפנית.
עד היום השקיעה סוכנות החלל היפנית כ־3 מיליארד דולר למעבדת קיבו שתהיה חלק מתחנת החלל הבין־לאומית.
תאגיד החלל הרוסי.
משנת 1998 שלחה רוסיה שני תריסרים של חלליות סויוז לתחנת החלל. בנוסף, תשגר על טיל "פרוטון" שתי יחידות שהרכיבה בעצמה, ובעבר שלחה עוד שני טילים כאלו שנשאו חלקים להרכבת התחנה.
סוכנות החלל הקנדית.
סוכנות החלל הקנדית הרכיבה את הזרוע הרובוטית של התחנה (Canadarm2), והיא מעריכה שב־20 שנה האחרונות היא השקיעה 1.4 מיליארד דולר קנדי.
תפעול התחנה.
משלחות.