问天实验舱主要面向空间生命科学研究。它总长17.9米，最大直径4.2米，由工作舱、气闸舱、资源舱三舱段组成，具备空间站组合体统一管理和控制能力，将作为核心舱能源管理、信息管理、姿态轨道控制和载人环境关键平台功能的系统级备份。
问天实验舱是航天员主要的生活和工作舱段，配置有3个睡眠区、1个卫生区、厨房等设施，可与天和核心舱一起支持两艘载人飞船轮换期间6名航天员的生活保障；提供专用气闸舱支持开展航天员出舱活动，支持开展较大规模的密封舱内和舱外空间科学实验和技术试验。
问天实验舱还配置了一个小型的机械臂，既可以单独使用，也可以跟核心舱的大机械臂组合使用，共同完成航天员的出舱、舱外设施照料、巡检等任务。
