2021年10月16日，神舟十三号采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱径向端口，与空间站构成四舱（船）组合体。神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富也开启了为期6个月的太空生活，刷新了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录。
在轨期间，空间站完成了我国首次利用机械臂操作大型在轨飞行器进行转位试验；首次利用手控遥操作设备，控制货运飞船与空间站进行交会对接；货运飞船与空间站快速交会试验等，为空间站在轨建造和运营管理积累了经验。2022年4月16日，在完成了2次出舱活动、2次“天宫课堂”太空授课以及多项科学技术实（试）验等工作后，神舟十三号载人飞船采用“快速返回”方式，在东风着陆场成功着陆。至此，中国空间站关键技术验证阶段全部既定任务完成。
2022年5月10日，搭载天舟四号货运飞船的长征七号遥五运载火箭，在我国文昌航天发射场成功发射。这是我国空间站建设从关键技术验证阶段转入在轨建造阶段的首次发射任务。
2022年6月5日，空间站迎来了神舟十四号陈冬、刘洋、蔡旭哲三名航天员入驻。
在轨期间，空间站喜添新居。2022年7月24日，中国空间站第二个舱段——问天实验舱成功发射。问天是我国空间站首个科学实验舱，由工作舱、气闸舱和资源舱组成，起飞重量约23吨，具备短期独立飞行能力，主要用于支持航天员驻留和出舱活动、开展空间科学与应用实验，作为天和核心舱的系统级备份，具有对空间站组合体的管理与控制能力。喜提新房，三名航天员不仅把部分锻炼设备搬到了问天实验舱，还在问天里进行了一系列空间实（试）验、太空授课和通过问天气闸舱出舱等活动。
2022年9月30日，经过约1小时的天地协同，问天实验舱进行了转位。空间站组合体由两舱“一”字构型转变为两舱“L”构型。这是我国首次利用转位机构在轨实施大体量舱段转位操作。
问天实验舱转位完成后，空间站虚位以待梦天实验舱的到来。梦天实验舱的加入标志中国空间站三舱“T”字的基本构型完成。
接下来，空间站还将迎来神舟十五号飞船的到来，届时将会有六位航天员齐聚空间站，让我们期待两批航天员在轨共同生活的历史时刻。
