飞船在设计上采用模块化设计,采用的是三舱(轨道舱+返回舱+推进舱)、两对太阳能电池帆板构型(“神舟二号”的两对太阳能电池帆板)和升力控制返回、圆顶降落伞回收方案。三舱结构比两舱结构增加了一个轨道舱,它是宇航员在太空自由飞行时的生活舱和工作舱,航天员在返回地面之前将其分离掉,这样座舱就可以适当减小尺寸,以供航天员在上升和返回时使用。返回舱在飞船的中部,为密闭结构,其前端有舱门,供宇航员进出轨道舱使用。返回舱是航天员的座舱,是飞船惟一可再入大气层返回着陆的舱段,舱内设置了可供三个宇航员斜躺的座椅,座椅下方设有仪表盘和控制手柄、光学瞄准镜。轨道舱位于飞船的前端,其外形为两端带有锥角的圆柱形,在其两侧装有太阳能电池阵、太阳敏感器和各种天线以及各种对接机构。轨道舱是宇航员在轨道飞行期间的生活舱、试验舱和货舱。推进舱位于飞船的后部,形状像一个圆筒,主要用于飞船的姿态控制、变轨和制动。推进舱安装有四台大推力的主发动机和平移发动机,推进舱的两侧还装有20多平方米的主太阳能电池阵。