第二阶段从 1997 年 11 月开始，为国际空间站的初期装配阶段。 在第二阶段，将用美国航天飞机和俄罗斯质子号火箭进行多次发射， 运送舱段、航天员等，获得使用两种不同运载工具的实践经验，使空间 站初具规模，并能提供 3 名航天员长期居住。 美国实验舱的发射和对接的完成，标志着第二阶段的结束。此时， 空间站可提供 13 个科学机柜和大于 10 千瓦的电力，可开展科研工作。 在美俄签署的文件中指出：成功地完成这一阶段工作，是建立国际空间 站的关键。
第三阶段从 1998 年起到 2004 年。在这期间将把美国的居住舱、欧 空局和日本各自的实验舱以及加拿大的移动服务系统等送上太空，最终 完成空间站的组装。此阶段将以发射美制主桁架梁和太阳电池阵“打头 炮”。太阳电池阵在轨组装好并能供电时，便可发射日欧的实验舱，其 中日本的实验舱可提供国际标准有效载荷的小型机械臂。此后，发射美 制居住舱与空间站对接。它标志空间站装配完成，航天员数目可增加到 6 人。宏伟的计划大功告成后，阿尔法国际空间站将开始它 10 年的工作寿 命。 据初步计划，为了建造这一复杂的空间大厦，仅航天飞机就要进行 15～16 次左右专门的空间站组装飞行，俄罗斯质子号火箭和欧洲阿里 安—5 火箭也大规模“参战”。从 1998 年开始到 2003 年，航天飞机还将 进行 8～9 次左右的空间站使用飞行。上述这些没有包括美国航天飞机 5 次专门运送日欧舱的飞行，2000 年专门运送日本舱 3 次，2001 年运送欧 洲舱 2 次。 最终的阿尔法国际空间站是由 6 个实验舱：美国 1 个、欧空局 1 个、 日本 1 个、俄罗斯 3 个（提供科研机柜）、1 个美国居住舱（有洗手间、 卧室、厨房和医务设备）、两个结点舱和服务系统及运输系统所组成。 它的总质量为 415 吨，主桁架梁长 88 米，太阳电池阵宽 110 米，能提供 110 千瓦的电源功率，其中用户使用功率为 46 千瓦。居住舱内的容积为 1200 立方米，有一个大气压。 该空间站的服务系统包括俄罗斯的功能货舱（即前述的 FGB）、加拿 大移动服务系统和俄制服务舱。加拿大移动服务系统的遥控机械臂长 16.8 米，能运 125 吨货物，可沿主桁架梁移动，进行空间站硬件的装配、 维修和更换。俄服务舱拥有生命保障系统、推力器和居住功能（含洗手 间和卫生设施），重 20 吨。 其运输系统包括联盟号载入飞船和进步号运货飞船等，其中后者每 年为空间站运送 4 次推进剂。 比起自由号空间站方案，阿尔法国际空间站为了俄罗斯发射的方便， 轨道倾角由 28°改为 51.6°。这样损失了航天飞机运送有效载的一部分 重量，为了弥补这一损失，美国拟用铝锂材料制造航天飞机外贮箱，以 改善航天飞机性能。 空间站在约 350 公里高的轨道上组装完成后，将慢慢推移到约 460 公里高的轨道上。 在美日欧的实验舱中，共有 33 个国际空间站有效载荷标准机架，其 中美国实验舱内有 13 个，日本舱内有 10 个，欧空局舱内有 10 个。 阿尔法空间站的指令和控制由美俄双方分担，美国约翰逊空间中心 主要负责空间站和航天飞机，俄罗斯的加里宁格勒航天中心主要负责载 人飞船和运货飞船飞向空间站，以及飞船飞离空间站，它也是空间站运 行的后备控制中心。