國際月球空間站將由模組化組件搭建,由運力堪比土星五號的美國宇航局SLS火箭運抵月球附近,而太空人則乘坐獵戶座飛船在地球與該空間站之間穿梭,獵戶座飛船也將使用SLS火箭發射。
在進入月球轉移軌道後,獵戶座飛船乘員艙將先與SLS火箭末極分離並轉向,與還在SLS火箭上的附加艙段對接,這與1960年代阿波羅飛船指令艙對接登月艙的方式非常類似。
但是,與阿波羅登月艙登入月球表面不同,每次獵戶座發射任務都會攜帶一個附加艙段抵達月球附近。這些艙段最終會在月球軌道上對接,組合成一座太空人的長期住所。其他國家也可以發射自己的組件參與組合,如同今天地球軌道上的國際空間站 。