空间站计划对接2个实验舱，分别是问天实验舱和梦天实验舱。其中问天实验舱将于2022年5、6月期间发射，梦天实验舱将于2022年8、9月期间发射。

实验舱全长均约14.4米，最大直径均约4.2米，发射质量均约20-22吨。

空间站核心舱以组合体控制任务为主，实验舱II以应用实验任务为主，实验舱I兼有二者功能。实验舱I、II先后发射，具备独立飞行功能，与核心舱对接后形成组合体，可开展长期在轨驻留的空间应用和新技术试验，并对核心舱平台功能予以备份和增强。