天宮一號空間實驗室全長10.4米，艙體結(jié)構(gòu)最大直徑3.35米，為兩艙結(jié)構(gòu)，分為實驗艙和資源艙。
實驗艙為密封結(jié)構(gòu)，為航天員提供基本模擬地面大氣環(huán)境的條件以及必需的工作和生活設(shè)施，擁有約15立方米的航天員自由活動空間。同時能夠滿足三名航天員工作和生活的需要。實驗艙內(nèi)設(shè)睡眠區(qū)（包括航天員睡眠所用的睡袋）以及能使航天員保持骨骼強健的健身區(qū)。
資源艙位于后部，為直筒構(gòu)型的非密封艙段，艙外安裝太陽能電池帆板，艙內(nèi)主要安裝發(fā)動機和推進(jìn)劑貯箱以及環(huán)控氣瓶等設(shè)備。資源艙為軌道機動提供動力，為飛行提供能源，并控制飛行姿態(tài)。
