※宇宙ステーション全体の計画経緯は、フリーダム宇宙ステーションも参照。宇宙ステーション計画は、NASAの宇宙ステーションタスクフォースが1982年（昭和57年）5月に設けられ、そこで宇宙ステーション計画の概念設計が始まり、同年6月にジェームズ・ベッグスアメリカ航空宇宙局 (NASA) 長官から日本の中川一郎科学技術庁長官へ、初めて宇宙ステーション計画への参加要請が行われた。これを受けて同年8月、日本政府は宇宙開発委員会に宇宙基地特別部会を設置して検討を開始し、1983年6月に宇宙基地特別部会の中間報告が出された段階で日本実験モジュール（JEM）の基本概念はほぼ出来つつあった。その後、1984年1月25日にアメリカのレーガン大統領が年頭一般教書演説において、10年以内に恒久的な有人宇宙基地の建設を指示すると明言し、そして同年6月に行われたロンドンサミットにおいて、日本、カナダ、欧州に対して宇宙ステーション計画への参加を要請し、これにより現在に続く宇宙ステーション計画が本格的に動き出した。1984年の段階で独自開発ではなくNASAから共通モジュールを買う意見も出たが退けられている。検討を重ねてきた宇宙基地特別部会は、1985年4月に公表した「宇宙基地計画参加に関する基本構想」において宇宙ステーション計画に日本が参加することを正式に表明し、日本は実験モジュール（JEM）を設置することで計画に参加することを決定した。これを受けて同年5月には、NASAと科学技術庁の間で宇宙ステーション予備設計段階協力の了解覚書（Memorandum of Understanding:MOU）が署名され、宇宙開発事業団（NASDA）が実施機関として参加することになり、55億円の開発研究予算が認可され、日本実験モジュールの予備設計に着手した。計画への参加を表明した日本は、宇宙開発事業団（NASDA）を中心に開発を担うことになったが、当時のNASDAには有人宇宙開発に関する部署がなかったため、小さな会議室を割り当てた上で、ロケットや人工衛星の開発に従事していた人員、白木邦明元JEMプロジェクトマネージャーをはじめ3人のみで開発が始まった。日本実験モジュールの予備設計は1987年3月に完了し、1987年度から日本実験モジュールの開発予算が計上されたものの、IGAが国会で承認されるまでは予備設計の延長作業などが行われた。そして、1988年9月に宇宙基地に関する多国間協力協定（旧IGA、1998年1月に新IGAとなる「民生用国際宇宙基地のための協力に関するカナダ政府、欧州宇宙機関の加盟国政府、日本国政府、ロシア連邦政府及びアメリカ合衆国政府の間の協定」(改正宇宙基地協力協定)に署名）が署名され、1989年6月22日に「常時有人の民生用宇宙基地の詳細設計、開発、運用および利用における協力に関するアメリカ合衆国政府、欧州宇宙機関の加盟国政府、日本国政府およびカナダ政府の間の協定（Intergovernmental Agreement:IGA）」が国会で承認された。これにより、当時フリーダムと呼ばれた国際宇宙ステーション計画は予備設計段階から開発段階へと移り、日本の実験モジュールの開発も本格的に始まった。日本は実験モジュールの予備設計に入った1985年4月の段階で、既に与圧部（現在の船内実験室）と曝露部（現在の船外実験プラットフォーム）、それぞれの補給部（船内保管室と船外パレット）とロボットアームからなる構成が示されており、1987年4月から1991年にかけて何度も行われたアメリカによる宇宙ステーション基準概念の変更（1987年-1989年にリフェージング(Rephasing)、1990年-1991年にリストラクチャリング(Restructuring)）への対応で1991年5月に示された日本実験モジュールの最終コンフィギュレーションが元である、現在の「きぼう」と概略的には違いはない。宇宙ステーションの全体計画が大きく変化し、アメリカや欧州の各モジュールの規模が大幅に縮小される中、日本実験モジュールの基本構成はほとんど変わらなかった。宇宙ステーションの全体設計はNASAによって繰り返し見直され、完成時期も何度も延期されてきた中で、日本側は翻弄され日本実験モジュールも大きな影響を受けた。特に、1993年2月にクリントン大統領による計画縮小の指示による変更とロシアの参加で日本実験モジュールは大きな影響を受けた。急遽編成された国際宇宙ステーション計画の再設計チーム（Station Redesign team:SRT）は、リデザイン（Redesign）と称して見直し案を90日間で3つ立案（α:アルファ、β:ベータ、γ:ガンマ、の3案）し、大統領諮問委員会（Blue Ribon Panel）の答申を受けたクリントン大統領はこの3つの案の中からフリーダムを簡素化した案を選び、最終的に「デザインα（軌道傾斜角は28.5度、搭乗員は4人のまま）」として再設計された案を軸に建設が進められることになった。それまでの計画では、宇宙ステーションの進行方向前側に居住モジュールとスペースシャトルのドッキング装置が、後側に日本と欧州宇宙機関（ESA）の実験モジュール（現在のきぼうとコロンバス）を設置する計画だったが、この見直しによりISSから日本実験モジュールへの電力供給が減ったため、その見返りに日本実験モジュールの設置場所がコロンバスと共にISSの汚染環境が最もひどい後方から進行方向側最前方に変更され、曝露実験の環境としては最適な位置となった。その反面、進行方向と平行に設置される予定だったものが横向きに変更された上、この場所はデブリの衝突を受ける可能性が高く、しかもモジュール側面を大きく晒すことになったため、きぼうは船体の壁の厚さを当初の3.2mmから4.8mmに厚くした上で、デブリシールドと呼ばれる外部装甲板（デブリバンパー）の厚さを増すなどして強化することとなった。加えて、この場所は太陽の日射量の変化が激しいため、厳しい温度変化に対応すべく船内実験室の大規模な熱制御システムの開発も行われることとなった。更に、1993年12月6日に行われたワシントンでのIGA政府間協議において、ロシアの国際宇宙ステーション計画への招請が決まり、同月にこの招請を受諾したロシアがISS計画に参加することになったが、それに伴う新しい計画であるロシアンα（アルファ、搭乗員が6人へ）への変更により、ロシアの射場からISSへロケットを打ち上げられるようにするため、ISSの軌道傾斜角が当初の28.5度から51.6度に変更されることになった。この結果、日本実験モジュールをスペースシャトルで打ち上げるにあたり、軌道傾斜角が増したことによりスペースシャトルでの打ち上げ可能質量が減ったため、1995年6月に組み立て順序が改訂され、当初は1回目でロボットアームを取り付けた日本実験モジュール与圧部（現船内実験室）、2回目がそれ以外の計2回を予定していた日本実験モジュールの運搬回数が3回に分けて運ばれることになった。また、与圧部を内装した状態では打ち上げられないため、日本実験モジュール補給部（現船内保管室）に冗長系システム機器を入れて与圧部より先に打ち上げられることになった。その反面、この軌道傾斜角が増えたことにより船外実験プラットフォームに設置される後述のMAXIやSMILESなどの全天観測及び地球全周観測が目的の実験機器にとっては都合の良い条件となった。このように、紆余曲折を経ながらも日本実験モジュールの規模自体は縮小されず現在のきぼうに至っている。なお、1995年3月にジョンソン宇宙センターで行われた宇宙ステーションの第1回目の設計審査（Incremental Design Review#1:IDR）で、宇宙ステーション計画の名称が「フリーダム宇宙ステーション（SSF）」から現在の「国際宇宙ステーション（ISS）」と呼ばれるようになった。