“天弓2号号”发射后，成为我国第一个真正的太空实验室。外形上和天宫一号差不多，其构成是由资源室和实验舱组成的二室结构。其中，资源室的主要功能是为天弓2号号宇宙飞行提供能量和动力。实验舱的主要功能是为宇航员在太空生活中提供适合清洁、温度、湿度的载人环境和活动空间，并完成各种科学实验。
到一个月后的十月份，我国将发射“神舟十一号”载人飞船，其中将有两名宇航员随之升空，之后飞船将与“天宫二号”空间实验室进行对接，目的是进行30天的航天员中期驻留试验；到了明年，“长征七号”火箭将发射天舟一号货运飞船，这是中国第一艘货运飞船，升空后也将与“天宫二号”进行对接，其目的主要为进行推进剂在轨补加等空间站建造运营之关键技术的验证。
“天宫二号”大小和外形与天宫一号基本一样，因为它本身就是天宫一号的备份品，那么为什么天宫二号称为“空间实验室”，而此前的“天宫一号”则是“目标飞行器”呢？这是因为“天宫一号”当时任务的主要目标是突破交会对接技术、组合体管控以及航天员中期驻留，这些都属于先期技术验证。而“天宫二号”则是真正意义上的空间试验室，将开展14项空间科学与应用项目，是载人航天历次任务中应用项目最多的一次。所以称为实验室名符其实。
“天宫二号”搭载的实验项目都属于当今世界最前沿的探索领域，比如下图中的这些，每一项都是其所在领域的尖端科技。
据说这些实验项目个个世界领先，美俄欧媒体报道时都有此事酸溜溜的感觉，可见很是让他们这些航天大国都羡慕嫉妒恨啊。
在天宫二号这些实验项目中，首次进入太空的空间冷原子钟比较受关注，可以将航天器自主守时精度提高两个数量级，这对北斗卫星定位导航以及引力波探测等空间科学研究将产生重大影响，老美GPS所用时钟显然是赶不上了。
“天宫二号”中的三维成像微波高度计是国际上第一次实现宽刈幅海面高度测量并能进行三维成像的微波高度测量仪。它采用了小角度、高精度干涉测量技术，能精确获得海平面的干涉条纹信息，进而获得三维立体的海面形态，再经过复杂的定标，最终将获得宽刈幅范围内的海平面高度数据。
天宫二号中还有宇宙伽玛暴偏振探测仪，通过对伽玛暴和太阳耀斑进行高灵敏度偏振观测，有助于进一步了解伽玛暴的本质，进而开展宇宙结构、起源和演化方面的研究。实验一旦开展，我国在这方面也将走在世界前列。
另外，天宫二号还装载有宽波段成像光谱仪、紫外临边成像光谱仪等新一代对地观测遥感仪器，并且天宫二号还将开展多项新型材料的制备试验，及流体物理等基础科学领域的空间实验，还会在适当的时间释放一颗伴随卫星，与天宫二号伴飞并开展联合试验。
