有人把当今最大的航天器国际空间站比作不落的航天母舰，这很形象。欧洲对国际空间站有两大主要贡献，即研制了“哥伦”布号实验舱和自动转移飞行器(ATV)，另外还有“和谐”号节点舱-2、“宁静”号节点舱3等。
“哥伦布”号实验舱
2008年2N7日上天的“哥伦布”号实验舱是一个多用途增压实验室，呈圆筒形，直径4.5米，长8米，容积达到75立方米，空重10吨，装备有多种实验设备，能够进行生物技术、机械运转、微重力环境研究等方面的实验。
发射时它携带了2.5吨有效载荷，入轨后能容纳9吨有效载荷和3名航天员以及10个实验装置机柜。每个实验装置机柜相当于电话亭大小。可装10个国际标准有效载荷机柜、3个储物机柜和3个有源系统机柜，并都能提供单独的动力和制冷控制，能够与地球研究人员建立通信链接。另外，还有4个外部装备平台，它们。可为空间站乘员提供外部实验的能力。实验舱也配备了可与地面研究人员联系的视频和数据通信系统。“哥伦布”号使用寿命至少10年，可用于进行大量失重状态下的实验。
随“哥伦布”号一起上天的有效载荷是4个增压的国际标准有效载荷机柜和2个不增压的外部有效载荷组成，其中4个增压柜为生物实验室、欧洲生理舱、流体科学实验室、欧洲抽屉柜，它们在发射前装到实验舱内；不增压的外部有效载荷为欧洲技术暴露装置和观测卫星SOLAR，安放在美国提供的专用机柜上。
由欧洲10个国家的40家公司参与制造的“哥伦布”号实验舱是欧空局参与的国际空间站最大项目。它不仅使国际空间站的规模进一步扩大，并有助于开展航天医学、生物技术、新材料和基础物理方面的研究。
“哥伦布”号实验舱交付使用后，欧空局便成为国际空间站的共同所有者，所以欧空局能够每年派遣航天员进行为期6个月的任务。由于美国为“哥伦布”号实验舱提供发送服务，因此享有该实验舱49％的使用权。
在发射升空后1年左右，“哥伦布”号上的大部分实验都由地面遥控完成，这主要是因为当时国际空间站人力不足。2009年国际空间站常驻人数达到6个后，“哥伦布”号开始满负荷投入运转。
另外，由于国际空间站是参与国领土的延伸，如果站上航天员在地球上空的地方做了违法的事情，他们的命运常常取决于违法事件在空间站的什么地方发生，所以“哥伦布”号实验舱成为空间站的一部分后，空间站的法律架构变得复杂起来。根据《外层空间条约》规定，每一个国家对其在空间站的“领地”均享受法律管辖权，但没有一个成员国可以在欧盟的法律体系中起到核心作用，也就没有一个单独欧盟成员国的法律能够制约“哥伦布”号。在2007年初举行的名为“人类在外太空――多学科的冒险旅行”的会议上，欧盟法律专家经协商制定了有关“哥伦布”号的一整套法律规定。根据规定，假如航天员在“哥伦布”号上发生口角并最终大打出手，其命运将由其所在的国家的刑法决定；如果争吵和打架事件发生在美国、俄罗斯或者日本的舱段，他们的命运将由其受害者所在的国家的刑法决定。
自动转移飞行器(ATV)
2008年3月9日，欧空局将其第1艘货运飞船“凡尔纳”号自动转移飞行器(ATV)利送上太空与国际空间站对接。它差不多跟双层巴士一般大，可向国际空间站运送8吨多货物，载货量相当于俄罗斯“进步”货运飞船的3倍多，并具有拖船等多种功能。其用途有4类：①向空间站运送燃料、水、食品、氧气、仪器、设备等补给物资和航天员需要阅读的报刊书籍和期待欣赏的音乐制品；②在货物卸载后，可以用作空间站的附加活动室；③每隔10～45天提升一次国际空间站的轨道，以抵消因稀薄大气阻力而导致轨道降低带来的影响，这种轨道降低最多时可达每天200米；④能带走空间站上生产的6.5吨材料、科学实验样品、记录贮存的资料、过期的设备以及无法处理的废弃物资，并在再入地球时烧毁。
ATV由加压舱、推进舱和电子设备舱组成。形状为大圆筒状，外表呈蛋壳色。全长10米，最大直径为4.5米。在45米的加压舱中安装有8个机柜，它们可放1.5～5.5炖补给品、科学硬件、食物、邮件及家庭录音带或VCD等货物。此外，加压舱中还能放置840千克饮用水、860千克为空间站运送的推进剂和100千克空气(氧和氮)等液体罐和气体罐。加压可居住容积14米，当它与空间站对接后，2名航天员穿上普通服装就能进入飞船的加压舱中把它带来的物资搬走。其中的液体罐和气体罐与空间站的管道装置连接流往空间站的储存设备中。当货物卸载任务完成后，它仍可作为空间站的一部分实验区，直到离开空间站。
加压舱的最前端是俄罗斯制造的对接设备和各种用于交会的测量装置，装有先进的人工智能计算机系统和GPS系统，能够调节自动转移飞行器的位置，并首次利用激光制导，可实现同国际空间站的自动对接，与空间站对接时不需要航天员或地面操作人员的干预。该系统的关键技术是光学传感器，使它可与摆动幅度为70厘米的空间站接口同步摆动，误差不超过10厘米。当ATV准备对接时。高精度导航系统能引导它与俄罗斯“星辰”号服务舱自动对接。如果在最后几分钟内出现问题，ATV上的计算机或空间站上的航天员能够启动一个预先编制的防撞机动程序执行防撞机动，这如同汽车内所安装的安全气囊，可增加飞船的安全系数。它所携带的燃料可以进行3～4次对接尝试，允许一次失败并继续完成任务。“凡尔纳”号还装备了无线电测向仪，以便来监测其位置。
飞行器主推进系统是4台490牛发动机，姿态控制系统是28台220牛推进器，推进剂采用一甲基肼和四氧化氮，自身携带4700千克推进剂，这些燃料除在往返回过程中使用一部分外，还用于空间站的轨道维持、姿态控制、空间碎片规避机动，如果空间站发生紧急事件，ATV能在10分钟内撤离。舱内还装有8个可充电电池(每个40安时)、数个一次性电池以及太阳敏感器和俄罗斯制造的“航向”对接系统的天线。
电子设备舱是ATV的大脑，装有计算机、陀螺仪、导航系统、控制系统和通信设备多个关键部件。它的热控系统采用主动式热控制和多层绝缘材料，其高水平的热管式热控系统能在变化的温度下保护设备。其通信采用S频段，通过GPS实施导航。
飞行器外部装有4个太阳电池翼，每个由4块太阳电池板构成，面积33.6平方米，平均发电功率为4.8千瓦。4个太阳电池翼展开时呈×形，跨度达22.28米，远看像金属制成的蓝色翅膀。这套太阳电池翼采用硅太阳电池，基板为碳纤维／塑料多层材料，每个太阳电池翼的转动机构各自独立，可实现最佳对日定向。
2008年9月29日，“凡尔纳”号结束6个多月的太空之旅。满载空间 站丢弃的垃圾脱离空间站，并在可控情况下沿可控弹道再入大气层，在太平洋无人区上空的大气层中销毁。
2011年2月16日，第2艘ATV“开普勒”号成功发射；而且按照计划，第3艘ATV“爱德华多-阿玛尔迪”号也将于201 2年3月发射。
此外，欧空局正考虑对ATV进行升级，以此实现运送货物返回地球。为此，欧空局在2010年授予了阿斯特留姆公司一份2100万美元为期18个月的“先进再入飞行器”(ARV)研究合同，分析和研究一种带有热防护罩的改进舱。下一阶段将更加细致地定义航天器的需求和能力。ARvit-划在201 7或201 8年首飞。
节点舱与观测舱
欧洲建造“和谐”号节点舱和“宁静”号节点舱是为了支付用美国航天飞机发射“哥伦布”号实验舱和其他欧洲设备所需费用的一部分。意大利阿莱尼亚公司研制的这两个节点舱比美国的“团结”号节点舱略长。这2个舱各有6个对接装置，每个可安装国际标准有效载荷机柜8个与此相比，“团结”号的每个对接装置只安装了4个国际标准载荷机柜，2007年10月23日上天的“和谐”号长7.32米，容积75.4立方米，重约14吨，装有电路调节机柜，能提供空气、电能、水和其它系统，来支持国际空间站上的8个国际标准有效载荷机柜，并舟于对接后续送上空间站的“哥伦布”号实验舱和日本“希望”号实验舱。
“宁静”号于2010年2月8日发射，有两个对接口，是欧洲“�望塔”号观测舱与国际空间站的连接点，并用于扩展空间站，包括与航天飞机对接。它还装有先进的生命保障系统，能制造氧气和回收废水，也携带了废物处理系统和洗手间，可从大气中去除污染物并调整大气的组成成分。
同一天发射的“�望塔”号耗资2500万美元，由意大利阿莱尼亚公司设计建造，采用密封的铝结构，质量1.9吨。它呈圆顶屋形状，质量1.9吨，直径约2米及高1.5米，设有6个周边窗户及1个天窗，全部窗户均附有活动遮盖板来避免因受到小型流星体及太空垃圾撞击而导致的损毁。该舱亦附设一个温度控制系统、声音、影像及MlL-STD-1553汇流排界面-装置。以及安装加拿大臂2控制台时所需的连接设备。
“�望塔”号最多可同时容纳2位航天员，是空间站上的观察与控制塔，航天员可以通过360。视野的全景式舷窗清晰地观察空间站外部情况并执行操作；还可以用来执行对地观测及空间科学任务。
机械臂与后勤舱
2010年5月14日，“欧洲机械臂”随航天飞机上天。此前，国际空间站虽已安装了具有相当灵活性的加拿大机械臂2，用于执行空间维修和搬运工作，但仍然无法照顾到空间站的每一个角落，所以科学家们考虑为空间站再安装一部类似的机械臂一“欧洲机械臂”。
“欧洲机械臂”由欧空局与俄罗斯航天局联合研制。参与“欧洲机械臂”研制和建造工作的财团共由22家公司组成，其中发挥领导作用的是荷兰航天公司。该机械臂被装到俄罗斯舱段，航天员们能在舱内或舱外对机械臂进行遥控指挥。它伸展开时总长11米，能够搬运最重达8吨的部件。另外，其上还装有摄像机，可准确地将执行太空行走任务的航天员送，往指定区域，并能对空间站的外表面进行监测。
意大利在国际空间站合作中是一个较为特殊的合作伙伴，既是欧空局参加国际空间站合作的一个重要成员，又单独与美国签定双边合作协议，为国际空间站研制3个多用途后勤舱“莱昂纳多”。这些后勤舱相当于集装箱，主要用于空间站后勤运输服务，向空间站运送实验设备、后勤供给品和实验材料等，外形与“哥伦布”号实验舱类似，长6.5米，直径4.5米，空重4.7吨，可装16个国际标准有效载荷机柜，能携带9.1吨的有效载荷，用航天飞机进行往返运输。从2001年起，“莱昂纳多”号已执行过近10次空间站物资补给任务，将货物、试验设备和航天员供给运送到国际空间站上。
为加强“莱昂纳多”号的空间防护能力以实现在国际空间站永久安装的目的，NASA与意大利航天局去除了“莱昂纳多”号多用途后勤舱中不必要的部分。改装后的“莱昂纳多”号于2011年3月初在国际空间站进行了固定安装，并更名为“永久性多功能舱”。