NASA analizowała różnorodne alternatywy dotyczące projektu przyszłej stacji kosmicznej. Chesley Bonestell zaproponował rozwiązanie w postaci stacji orbitalnej o kształcie pierścienia (projekt nazwany "Wheel"). Istniało wiele innych projektów, pojawiających się od początku programu eksploracji przestrzeni kosmicznej. Po udoskonaleniu rakiety Saturn, w połowie lat 60-tych, co umożliwiło przenoszenie w przestrzeń kosmiczną ciężkiego sprzętu, program Skylab zaczął nabierać kształtów. Tuż po zarzuceniu kolejnych misji Apollo 18, 19 i 20, NASA dysponowała sprzętem, który mógł być z powodzeniem użyty w programie Skylab.

Na początku istniały dwa konkurencyjne projekty dotyczące stacji kosmicznej. Pierwszy , nazwany "Wet Concept", uwzględniał użycie rakiety Saturn 1B, która miała wynieść S IV-B na orbitę, aby tam przeprowadzić modyfikacje, w celu uzyskania stacji kosmicznej. Drugi, zwany "Dry Concept", planował wyposażenie S IV-B na Ziemi i dopiero w takiej postaci wyniesienie go na rakiecie Saturn V na orbitę. Podczas gdy astronauci Apollo 11 znajdowali się na Księżycu w lipcu 1969, zapadła decyzja zastosowania drugiego projektu (Dry Concept).

Skylab ważył około 100 ton. Wyniesienie go na orbitę było zarazem ostatnim użyciem wspaniałej rakiety Saturn V. Rakiety która nigdy nie zawiodła. Skylab miał objętość 283.17 metrów sześciennych i był podzielony na dwa "piętra". Poziom "górny" zawierał kabiny ładowni oraz obromną pustą przestrzeń dla przeprowadzania eksperymentów, a także dwie kabiny ciśnieniowe. Dolny poziom był podzielony na pomieszczenia, włącznie z jadalnią, trzema sypialniami, pracownią, , łazienką i prysznicem. Podłogi stanowiły kratownice, które w doskonałym stopniu łączyły się z drobnymi klinami umieszczonymi na podeszwach butów astronautów.

Stacja była dodatkowo wyposażona w moduł ciśnieniowy, dla umożliwienia przeprowadzania spacerów w otwartej przestrzeni, wymaganych do wymiany kliszy filmowej w zewnętrznych aparatach fotograficznych, jak i do przeprowadzania napraw stacji. Moduł załogowy i silnikowy, pochodzący z Apollo, były przytwierdzone mechanizmem dokowania, na okres pobytu astronautów na pokładzie stacji.

Największym przyrządem naukowo-badawczym na stacji był "Apollo Telescope Mount", nazywany w skrócie or ATM. Był to teleskop, który posiadał własne panele słoneczne oraz generator elektryczności, a był używany do przeprowadzania analiz Słońca bez wszelkiego typu zakłóceń, np. na Ziemi wynikających z istnienia atmosfery ziemskiej.

Start bezzałogowej misji Skylab 1 (pozostałe misje załogowe były oficjalnie oznaczone jako Skylab 2, 3 i 4, lecz generalnie określa się je mianem Skylab I, II i III) miał miejsce 14 maja 1973. Już na samym początku rozpoczęły się problemy. Minutę i trzy sekundy od odpalenia, osłona meteorytowa została rozdarta w wyniku sił aerodynamicznych, niszcząc przy tym jedną z osłon słonecznych i uszkadzając drugą. Lot pierwszej załogi Skylab I, który miał nastąpić następnego dnia, został przełożony o dziesięć dni, podczas gdy naziemny personel misji obmyślał metodę naprawy uszkodzonej stacji.

w sumie trzy kolejne załogi odbyły lot na stację, każda z nich kolejno ustalając nowy rekord najdłuższego pobytu człowieka w przestrzeni. Rekord ten został później pobity przez Norm Thagard'a, na pokładzie statku Mir, w 1995 (a obecnie należy do Shannon Lucid). Podczas misji Skylab III, astronauci spędzili na orbicie ponad 2,017 godzin (trzy miesiące), wykonując 1,214 okrażeń po orbicie okołoziemskiej. Przeprowadzono tysiące eksperymentów z różnych dziedzin.

Orbita Skylab'a stopniowo zawężała się, aż stacja spłonęła w atmosferze 11 lipca 1979 roku, ponad pięć lat od czasu pobytu na niej ostatnich astronautów.