1973年5月14日，美國用“土星5”號運載火箭把空間站“天空實驗室”送入近地軌道（近地點高434千米，遠地點高437千米），運行周期93分鍾，傾角50度。它在軌道上重770噸，長246米，最大直徑66米。利用改進型的“阿波羅”宇宙飛船將乘員送入軌道，並返回地麵。自1973年5月25日至1974年2月8日，曾先後把3個探險隊發送上“天空實驗室”。
他們在“天空實驗室”製造了各種材料，在失重條件下，他們用不著使用任何容器，就能熔化金屬並把它們混合起來。把“天空實驗室”製造的材料與在地球上工廠生產的材料相比，前者更純。這就證明了容器汙染材料——一項對工業有重要意義的發現。
在“天空實驗室”中，宇航員們用特殊攝影機，在大氣層以外拍攝了上萬張太陽照片，其中包括對太陽爆發的描繪。這些照片可以指引科學家發現由太陽能轉變為電能的新途徑。他們還拍攝了幾千張地球地質照片，這些照片可以幫助科學家去發現各種礦藏。
按原定計劃，“天空實驗室”將在軌道上運行10年，但因其各種缺陷，於1979年7月11日墜入稠密大氣層燒毀。
1983年11月28日美國東部時間上午11時，聳立在肯尼迪航天中心39號發射台上的“哥倫比亞”號航天飛機，開始了它的第六次航天飛行。在“哥倫比亞”號航天飛機貨艙內，裝載著目前世界上規模最大的太空實驗室。
這個太空實驗室是由歐洲空間局負責研製的一種可重複使用的載人空間實驗裝置。整個空間實驗室計劃於1973年開始，歐洲空間局的11個參加國為它的研製耗資約10億美元。該實驗室是由標準構件組合而成，組合形式可視各種不同的實驗需要而定。標準構件有密封科學艙和托盤兩種，密封科學艙呈圓筒形，長約7米，直徑約4米，內裝實驗所需的各種儀器設備，科學家在它的裏麵工作。這次首航的太空實驗室—1采用的是一個密封艙與一個托盤的組合。按設計要求，太空實驗室—1的使用壽命可達10年，使用中它還可以根據需要重新組合。
太空實驗室這次曆時10天23個小時的科學實驗飛行中，科學家們進行了由4個國家提出的73項實驗達數百次，實驗內容涉及麵很廣，包括大氣學、氣候學、地球學、天文學、醫學、生物學和冶金學等很多方麵，取得了豐碩的成果。
1986年2月20日，前蘇聯用“質子”火箭發射的世界最先進的“和平”號軌道空間站進入軌道。這是前蘇聯的第三代軌道空間站。3月15日，“聯盟”T15號飛船與它對接，宇航員及工程師進入“和平”號空間站工作。7月16日，宇航員基齊姆和索洛維約夫結束了125天的宇宙飛行，回到地麵。“和平”號軌道空間站仍在太空自動飛行。
“發現”號宇宙飛船拍攝的“和平”號空間站“和平”號軌道空間站還有一個豪華的生活場所，它第一次使宇航員有單人房間，房間內有睡袋、椅子和桌子，宇航員可隨時伏案書寫宇航日記。還可以用桌子上的電爐烹調自己吃的食物。由12人組成的定期輪換的標準航天隊伍，可長期舒適地在站內生活和工作。
“和平”號軌道空間站接待了很多宇航員、科學家、醫生和工程師，進行物理學、化學、醫學、工程等各方麵的科學實驗。有些人在“和平”號軌道空間站工作和生活很長時間。1987年2月6日，前蘇聯著名宇航員尤裏·羅曼年科進入空間站，進行了天文學、物理學、工藝學、地球物理學等科目的科學實驗1000多次，繞地球飛行5000多圈，於12月9日返回地麵，連續在太空飛行326天，創造了人類航天史上長時間飛行的最高紀錄。