天宫一号空间实验室长约9米、最大直径3.35米、重量约8.5吨,采用两舱结构,分别是实验舱和资源舱.实验舱本体分为前锥段、圆柱段和后锥段;密封的前锥段和柱段为航天员短期驻留提供了在轨生活工作空间,可容纳3名航天员生活;后部非密封的后锥段安装再生生保设备;在前锥段前部还装有空间交会对接设备.资源舱则包括发动机和电源装置等,外部安置太阳翼,用于提供轨道与姿态控制、电力能源供应、热控环控.天宫一号目标飞行器将使用折叠式的5片太阳能电池板,这是中国中低轨道航天器最复杂的太阳翼设计.
根据规划,中国将在2011年发射“天宫”一号目标飞行器.“天宫”一号实际上是空间实验室的实验版,采用两舱构型,分别为实验舱和资源舱。之后,再发射“神舟八号”.“神八”是一艘无人的神舟飞船,与“天宫”一号进行无人自动对接试验.