Orbitální stanice jsou zařízení pro experimenty, které se vypouští na oběžnou dráhu. Orbitální stanice se skládá z modulů, které mají různé funkce. Od obytných modulů pro kosmonauty až po vědecké. Na orbitální stanici jsou vytvořeny umělé životní podmínky, tudíž tým kosmonautů, který v orbitání stanici pracuje, zde může pobývat poměrně dlouhou dobu. Z důvodu absence zemské gravitace je nutné aby byli kosmonauti výborně fyzicky připraveni a při pobytu na stanici každý den cvičili. Kosti kosmonautů se během pobytu ve stanici odvápňují a zvykají si na nulovou zátěž, což může mít fatální následky po příletu kosmonauta na Zemi. Kvůli beztížnému stavu na stanici jsou veškerá zařízení uzpůsobena k tomuto prostředí (zejména záchody a jídelní zařízení ...) Vše musí být připevněno, jinak předměty chaoticky poletují prostorem.
Orbitální stanice jsou robustní a drahá zařízení. Proto stavba probíhá několik let a stanice se staví po částech. Postupně se přidávají nové a nové moduly.
Napájení Modulů zajišťují solární panely, kde výkony dosahují desítek kW.
Dnes se staví jediná orbitální stanice - ISS, na které se podílí několik států, především Rusko a USA. Tato stanice je zatím nejrozsáhlejší vesmírnou stavbou. Dosud není dostavena, ale většina modulů je v činnosti a stanici už navštívily první posádky.
Této stanici předcházeli ruské stanice Saljut (první orbitální stanice) a slavná stanice MIR, která už bohužel dosloužila a byla pohřbena v atmosféře.