Zarja (původně FGB)
Modul Zarja (Functional Cargo Block - FCB) byl financován americkou stranou a prostřednictvím firmy Boeing byl postaven v Chruničevově výzkumném a výrobním kosmickém centru v Moskvě. Zpočátku sloužil pro zásobování modulu Unity energií a palivem a zprostředkovávat komunikaci. Později jeho funkce převzal servisní modul Zvezda a Zarja slouží zejména jako sklad a zásobník pohonných hmot. Modul je také vybaven porty pro připojení lodí Sojuz TMA a Progress M. Jedná se o 14 m dlouhý a 4,5 m široký modul, který je pomocí dvou slunečních panelů o rozměrech 12 x 3,5 m schopen zajistit energii 3 kW. Jeho hmotnost je přes 21 tun. Modul byl vypuštěn 20.11.1998 raketou Proton z Bajkonuru.

Unity (původně Node 1)
Název modulu Unity (jednota) vystihuje mezinárodní spolupráci při výstavbě stanice. Je základem americké části stanice, protože na něj byly připojeny další americké moduly. K tomu je vybaven celkem šesti porty. Při letu STS-88 byl 04.12.1998 vypuštěn se dvěma instalovanými spojovacími adaptéry Pressurized Mating Adapters (PMA) a jedním stojanem na zařízení uvnitř. PMA-1 propojuje americkou a ruskou část stanice (Unity - Zarja). PMA-2 sloužil k připojování raketoplánů. Na přední uzel Unity se v roce 2001 připojíl US laboratorní modul Destiny. Na zbývající porty byl postupně připojen příhradový nosník Z1, modul Quest (airlock) a modul Tranquility (Node 3) spolu s oknem Cupola (kupole). Celkem modul Unity při startu STS-88 vážil 12,5 tuny. Jeho rozměry činí 11 x 5 metrů.

Zvezda - služební modul (Service Module)
Služební modul byl prvním zcela ruským modulem na stanici. Je základem její ruské části a zpočátku sloužil jako obytná část pro posádku. Kromě toho v prvních letech zajišťoval životní prostředí, navigaci, palivo, komunikaci a další funkce pro celou stanici. Je vybaven portem pro připojení zásobovacích lodí Progress M a ATV. Modul byl vypuštěn 12.07.2000 raketou Proton z Bajkonuru.

ITS - nosné konstrukce (Integrated Truss Segments)
Jsou to vlastně příhradové konstrukce které nesou velké solární panely, radiátory termoregulačního systému a řadu dalších zařízení (např. NiH akumulátory pro dodávku elektrické energie v zemském stínu). Na povrchu jsou rozmístěny úchytné body a madla pro činnost mimo stanici. Jako první byl k ISS připojen speciální ITS-Z1 při STS-92 (říjen 2000). Dále postupně následovaly nosníky P6 (prosinec 2000), S0 (duben 2002), S1 (říjen 2002), P1 (listopad 2002), P3/P4 (říjen 2006), P5 (prosinec 2006), S3/S4 (červen 2007) a S5 (srpen 2007).

PMA - přechodové tunely (Pressurized Mating Adapters)
PMA jsou moduly ISS sloužící k propojení jednotlivých modulů. Jsou to vlastně přechodové tunely. PMA je hermetický propojovací tunel tvaru kosého komolého kužele zakončeného užší válcovou částí o celkové délce 2.388 m (včetně vodicích prvků stykovacího uzlu 2.577 m), o maximálním průměru 2.486 m a minimálním průměru 1.600 m. Na širším konci je stykovací uzel PCBM (Passive Common Berthing Mechanism); na užším konci je aktivní stykovací zařízení APDS (Androgynous Peripheral Docking System).

PVM - moduly solárních panelů (PhotoVoltaic Modules)
PVM jsou moduly slunečních baterií stanice ISS, sloužící k jejímu zásobování elektrickou energií. Každý modul má průměrný trvalý výkon cca 20 kW (špičkový přes 60 kW). Celkové maximální rozměry jednoho modulu jsou cca 73x11 m (4x 33x4.6 m plus nosné konstrukce).

PVR - radiátory (PhotoVoltaic Radiators)
PVR jsou moduly radiátorů termoregulačního systému ISS. Každý radiátor má v rozloženém stavu rozměry 13.670×3.405 m včetně přípojné konstrukce. Maximální chladicí výkon (množství vyzářovaného tepla) činí 14 kW.

Destiny - americký laboratorní modul (US Lab)
Modul je centrem vědeckých experimentů na ISS. Modul je vyroben převážně z hliníku a má tvar válce o délce 8.5 m a průměru 4.3 m. Skládá se ze tří válcových segmentů a dvou kónických zakončení se stykovacími uzly. Jeden hlavní průzor o průměru 50.9 centimetru je umístěn v jednom boku středového segmentu. Celý modul je přetlakový a může v něm být umístěno až 24 skříní s experimety a nákladem. Modul Destiny byl vypuštěn 07.02.2001 při letu STS-98 (ISS-5A) a 10.02.2001 byl připojen přímo na modul Unity (přední port +X) místo PMA-2.

MPLM - zásobovací moduly (Multi Purpose Logistic Modules)
Transportní přetlakové moduly italské výroby. Byly vyrobeny 3 letové exempláře - Leonardo, Raffaello a Donatello. Modul měl válcový tvar s celkovým obyvatelným vnitřním prostorem 31 m³ mimo transportní skříně. Nosná kapacita činila 9000 kg užitečného zatížení, především vědeckých přístrojů, které mohly být umístěny v celkem 16 přemístitelných standardních skříních ISPR (International Standard Payload Racks), z nichž 5 bylo vybaveno rozvody elektrické energie, chlazením a datovými počítačovými sběrnicemi. Na ISS byl MPLM dopravován v nákladovém prostoru raketoplánu. Maximální doba letu byla 16 dní v připojeném stavu ke stanici. Celková životnost modulu byla minimálně 10 roků a 25 letů do vesmíru. Jako první startoval modul Leonardo při STS-102 (ISS-5A.1) dne 08.03.2001.

MSS - manipulátor (Mobile Servicing System)
Mobile Servicing System (MSS) je univerzální manipulátor, který je určen k přesunování vybavení na povrchu stanice, může pomáhat kosmonautům při jejich výstupech do kosmu (EVA), a také může přímo obsluhovat řadu zařízení a experimentů na povrchu ISS. Je tak jedním z klíčových prvků pro stavbu, údržbu i provoz stanice. Jeho hlavní část (SSRMS) byla do kosmu vynesena v roce 2001 při STS-100/ISS-6A, další části pak v roce 2002 při STS-110/ISS-8A (MT) a STS-111/ISS-UF2 (MBS).

Quest - přechodová komora (Airlock)
Airlock (někdy také Joint AirLock - JAL), neboli přechodová komora (pojmenovaná Quest), je speciální modul ISS pro zajištění bezproblémových výstupů kosmonautů na povrch stanice do volného prostoru (EVA). Quest byl vynesen k ISS na palubě raketoplánu Atlantis STS-104 v červenci 2001 a byl připojen na uzel +Y (pravobok) modulu Unity.

Pirs (SO-1/DC-1)
Pirs (česky Molo) alias SO-1 (Stykovočnyj Otsek 1) alias DC-1 (Docking Compartment 1) byl modul rozšiřující možnosti připojení ruských pilotovaných a nákladních kosmických lodí (Sojuz TM, Progress M1) k ISS. Mohl být rovněž použit jako přechodová komora pro výstup až 2 kosmonautů v ruských skafandrech typu Orlan-M do volného prostoru. K tomu účelu byl vybaven dvěma výstupními průlezy o průměru 1.0 m s poklopy otevírajícími se dovnitř modulu. Modul byl vynesen jako součást modifikované nákladní kosmické lodi Progress M-SO1 dne 14.09.2001 a o dva dny později byl připojen k dolnímu portu modulu Zvezda (osa +Z). Po mnoha letech úspěšné služby byl modul 26.07.2021 odpojen od ISS (spolu s nákladní lodí Progress MS-16) a řízeně zanikl v atmosféře Země. Na jeho původní místo u ISS se pak má 29.07.2021 připojit nový ruský laboratorní modul Nauka (vypuštěný do kosmu 21.07.2021 nosnou raketou Proton-M).

Harmony (původně Node 2)
Přetlakový modul Harmony je vybaven šesti spojovacími uzly CBM (Common Berthing Mechanism) na které jsou připojeny další části stanice. Samotný modul Harmony byl v listopadu 2007 připojen na přední část laboratorního modulu Destiny, na pravobočním uzlu je od února 2008 evropský modul Columbus, na předním uzlu je přechodový adaptér PMA-2 pro připojování raketoplánů a na levoboku je japonský modul Kibo. Modul Harmony byl vynesen do kosmu raketoplánem Discovery při misi STS-120 dne 23.10.2007.

Columbus (COF)
Přetlakový laboratorní modul Columbus je hlavním příspěvkem evropské kosmické agentury ESA k mezinárodní kosmické stanici ISS. Modul Columbus obsahuje jeden pasivní uzel CBM (Common Berthing Mechanism), kterým byl připojen na pravoboční uzel modulu Harmony. Modul Colubus byl vynesen do kosmu v únoru 2008 raketoplánem Atlantis při misi STS-122 (ISS-1E).

Kibo (JEM [Japanese Experiment Module])
Laboratorní systém Kibo (japonsky Naděje) je hlavním příspěvkem japonské kosmické agentury JAXA k mezinárodní kosmické stanici ISS. Jedná se o multifunkční vědecký systém, složený z několika hlavních částí:
PM (Pressurized Module) - hlavní přetlakový modul se skříněmi na experimenty;
ELM-PS (Experiment Logistics Module - Pressurised Section) - malý přetlakový skladovací modul;
EF (Exposed Facility) - externí plošina pro experimenty;
ELM-ES (Experiment Logistics Module - Exposed Section) - externí skladovací plošina;
JEM RMS (Japanese Experiment Module Remote Manipulator System) - manipulátor.
Celý systém Kibo byl do kosmu vynesen postupně v tomto pořadí: ELM-PS v březnu 2008 (ISS-1J/A, mise STS-123), PM a JEM RMS v první polovině roku 2008 (ISS-1J, mise STS-124), EF a ELM-ES pak v červenci 2009 (ISS-2J/A, mise STS-127). Pro zásobování systému Kibo i celé stanice ISS je určena také japonská nákladní kosmická loď HTV (první start 10.09.2009).

Poisk (česky "hledání" nebo "výzkum") alias MRM-2 (Mini Research Module-2) alias MIM-2 (Malyj ispytatel'nyj modul'-2).
Modul přibližně válcovitého tvaru je vybaven 2 stykovacími uzly (na straně připojení ke stanici s aktivním stykovacím zařízením StA-A s vodicí tyčí a na volné straně s pasivním stykovacím zařízením StA-P s vodicím kuželem). Z boku je umístěn kruhový průlez pro výstupy do volného prostoru. Ne vnějším povrchu je instalován mechanický jeřáb GStM (Gruzovaja Strela Modificirovannaja) pro přenášení zařízení a členů posádky při práci mimo stanici. Modul byl během startu a během počáteční fáze společného letu s komplexem připojen stranou pasivního stykovacího uzlu k jednoúčelovému tahači, odvozenému od přístrojové a pohonné části nákladní lodi typu Progress M. Modul odstartoval pomocí nosné rakety Sojuz-U dne 10.11.2009 z kosmodromu Bajkonur. Po dvou dnech samostatného letu se Poisk v automatickém režimu připojil k hornímu portu modulu Zvezda dne 12.11.2009.

Tranquility (původně Node 3)
Přetlakový modul Tranquility je vybaven šesti spojovacími uzly CBM (Common Berthing Mechanism) na které mohou být připojeny další části stanice. Samotný modul Tranquility byl vynesen při misi STS-130 v únoru 2010 spolu s modulem Cupola a umístěn na levoboční uzel modulu Unity. "Okno" Cupola pak bylo připojeno na spodní uzel modulu Tranquility. Modul Tranquility je vyroben převážně z hliníkových slitin. Jeho délka je 6,7 m, průměr 4,5 m a objem cca 70 m³. Startovní hmotnost činila cca 15500 kg.

Rassvet (česky "úsvit") alias MRM-1 (Mini Research Module-1) alias MIM-1 (Malyj Issledovatel'skij Modul-1)
Modul přibližně válcovitého tvaru je vybaven 2 stykovacími uzly. Jedním je připojen k dolnímu uzlu modulu Zarja a druhý je určen pro připojování lodí Sojuz TMA a Progress M. Délka modulu je 6,59 metru, maximální průměr (při startu) 4,96 metru, průměr samotného modułu 2,4 metru, hermetizovaný prostor má objem 18,1 m³, volný prostor má 14,5 m³ a z toho je 5,5 m³ určeno pro transport a skladování nákladu. Modul byl vynesen ko kosmu v nákladovém prostoru raketoplánu Atlantis při misi STS-132 (v květnu 2010).

Nauka (česky "věda") alias MLM (Multipurpose Laboratory Module)
Víceúčelový laboratorní modul Nauka je připojen k dolnímu uzlu modulu Zvezda (osa +Z). Modul válcovitého tvaru je dlouhý cca 13 metrů, má průměr až 4,11 metru a hmotnost kolem 20 tun. Obsahuje především vědecké přístroje a laboratorní vybavení. Modul byl vynesen do kosmu z Bajkonuru nosnou raketou Proton-M dne 21.07.2021 a ke stanici se připojil 29.07.2021 (místo modulu Pirs, který od ISS odletěl 26.07.2021).

Pričal (česky "molo") alias UM (Uzlovoj Modul)
Univerzální uzlový modul bude připojen k dolnímu (+Z) uzlu modulu Nauka. Modul kulovitého tvaru je vybaven šesti stykovacími uzly a bude sloužit jako jádro, ke kterému budou připojovány nové specializované moduly, osobní lodě Sojuz MS, nebo nákladní lodě Progress MS. Modul odstartoval z Bajkonuru pomocí nosné rakety Sojuz-2.1b dne 24.11.2021 jako součást upravené nákladní lodi Progress M-UM a po dvou dnech letu se připojil k dolnímu uzlu modulu Nauka (26.11.2021). PAO servisní část Progressu M-UM se později odpojí a na ISS zůstane jen modul Pričal.