“天空實驗室”航天站是美國利用“土星”5號第三級火箭改制而成的。它是壹個長14.6米、最大直徑6.5米、重約80噸的圓柱形筒艙。軌道工場是“天空實驗室”的主艙，艙內用鋁格地板分為上下兩層。上層是實驗室及儲水箱；下層又用隔板分成臥室、餐廳、觀察室等。“天空實驗室”的發射分兩步進行。太陽望遠鏡實際上是“天空實驗室”研究太陽的小型天文臺。宇航員通過多用途對接艙內的姿態控制和顯示裝置來操縱監視，利用電視將觀察到的太陽圖像和數據傳送到地面進行處理。
“天空實驗室”的控制中樞是過渡艙。艙內有電力控制和分配系統、測試檢驗裝置、數據處理系統、地面指令接受系統和通訊設備，另外還有環境控制系統的氮、氧儲罐。為發揮航天站能長期居住的優勢，“天空實驗室”的生活設施考慮得極為周全。與以往狹窄的飛船相比，具有368立方米容積的“天空實驗室”的生活要舒適得多。它有11個食品貯藏器和5個食品冷凍器，可貯藏907千克食品，不同種類的冷熱食品分裝在金屬盒內。另外，衛生設施大為改善，有沐浴、香皂、毛巾和大小便袋等。