W 1984 roku prezydent USA Ronald Reagan ogłosił plan wybudowania stacji kosmicznej. Według wstępnego projektu stacja miała zostać wybudowana w 1992 roku kosztem 8 miliardów dolarów. Rok po katastrofie Challengera (1987) projekt zakładał rozpoczęcie budowy w 1994 roku, a jej koszt wzrósł do 15 miliardów dolarów. Rok później stacja otrzymała nazwę Freedom (Wolność), budżet rozrósł się do 25 mld. USD, a data rozpoczęcia budowy została przesunięta o kolejny rok.

W roku 1991 projekt stacji został kompletnie zmieniony, a do współpracy przy montażu i eksploatacji akces zgłosiły także Japonia, Kanada i Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Dwa lata później do programu budowy została dołączona Rosja, a prezydent Clinton zmniejszył budżet do 17,4 mld. dolarów, która to kwota miała obejmować okres od roku 1994 do ukończenia budowy, mającej się rozpocząć w roku 1997. Stację zaczęto nazywać Alfa. Spotkało się to ze zdecydowanym sprzeciwem Rosji, która stwierdziła, że Alfą (czyli pierwszą) mógł być jedynie radziecki Salut z 1971 roku. Od tego czasu aż do dziś trwa impas. Poszczególne moduły mają swoje nazwy, lecz całość nazywana jest jedynie jako Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS - International Space Station, MKS - Mieżdunarodnaja Kosmiczieskaja Stancija). Ze względu na znaczne trudności finansowe strony rosyjskiej start pierwszego modułu został opóźniony o rok (nastąpił w końcu 1997 roku), a budżet projektu urósł w tym czasie do 40 miliardów dolarów. Start kolejnego rosyjskiego modułu został opóźniony o blisko dwa lata, a koszt całości ma sięgnąć kwoty 60-70 miliardów $. W 1998 roku do programu budowy dołączyła Brazylia.

Projekt został podzielony na trzy fazy. Pierwsza - przygotowanie - zrealizowana została w latach 1995-1998 i obejmowała loty promów kosmicznych do rosyjskiego kompleksu Mir oraz pobyt na nim wielonarodowych załóg. Faza druga - montaż i eksploatacja testowa - została rozpoczęta w końcu roku 1998, a zakończona w 2001 roku. Faza trzecia - dokończenie budowy i eksploatacja - ma się zakończyć w 2010 roku.

W budowie i eksploatacji używane będą wahadłowce amerykańskie programu STS, rosyjskie rakiety Proton i Sojuz, japońska H-2B i europejska Ariane 5. Po zakończeniu montażu na stacji będzie mogło stale przebywać sześć osób. Masa kompleksu wyniesie 425 ton, długość 88,5 metra, rozpiętość paneli baterii słonecznych 108,5 metra, a moc przez nie generowana 110 kW (z tego 60 kW na badania naukowe a reszta na funkcjonowanie stacji). Objętość pomieszczeń hermetyzowanych wyniesie 1160 m³.

W marcu 2001 administracja prezydenta USA Busha postanowiła skreślić z programu Stacji moduły TransHab i napędowy oraz statek awaryjny CRV, na stacji będą mogły stale przebywać tylko trzy osoby, o ile nie zostanie ona rozbudowana o moduł mieszkalny (np. przekonstruowany MPLM). W kwietniu 2001 na powierzchni stacji zainstalowano manipulator SSRMS, w lipcu śluzę Quest, a we wrześniu śluzę i węzeł cumowniczy Pirs.

Na przełomie lat 2001/2002 nastąpił znaczny kryzys w finansowaniu projektu. Ze względu na znaczne przekroczenie budżetu i jego dalsze zmniejszenie w latach kolejnych NASA, a co za tym idzie i inni partnerzy,  zostali zmuszeni do ograniczenia projektu. Obecnie zakłada się, że w kilku najbliższych latach stałe załogi nie będą przekraczały 3 osób. Również zakładana wcześniej ilość modułów, zarówno w części amerykańskiej, jak i w rosyjskiej zostanie ograniczona, a do budowy stacji zostaną użyte przebudowane elementy zapasowe z innych projektów.

W sierpniu 2002 Brazylia poinformowała o swej rezygnacji z udziału w projekcie.

Po katastrofie promu kosmicznego Columbia w lutym 2003 roku program budowy został opóźniony i nieznacznie zmieniony.

Na spotkaniu szefów agencji kosmicznych w dniu 23.07.2004 ustalono "ostateczny wygląd stacji", w tym segmentu rosyjskiego.

Na spotkaniu szefów agencji kosmicznych w dniu 02.03.2006 ustalono kolejną wersję "ostatecznego wyglądu stacji". Ukończenie budowy stacji przesunięto na rok 2010, a uwzględniając dwa dodatkowe moduły rosyjskie - na 2012.

W połowie 2008 roku pojawiła się kolejna wersja przyszłego wyglądu rosyjskiego segmentu stacji.

11.03.2010 na spotkaniu w Tokio szefów agencji kosmicznych ustalono przedłużenie realizacji programu ISS z końca roku 2015 co najmniej do roku 2020, a docelowo do roku 2028. Postanowiono też rozważyć dołączenie do projektu innych państw (chodzi w zasadzie o Indie i Chiny), o ile te wystąpią z takim wnioskiem.

W roku 2016 pojawiła się kolejna wersja przyszłego wyglądu rosyjskiego segmentu stacji.