Uppskjutningen uppges ha varit framgångsrik.
Kina har inom ramen av sitt ambitiösa rymdprogram blivit det tredje landet att sätta människor i omloppsbana kring jorden.
Modulen har fått namnet Mengtian, vilket betyder "drömmer om himlarna". Den sköts upp från basen Wengchang på ön Hainan, rapporterar statliga CCTV.
I modulen finns enligt den statligt styrda nyhetsbyrån Xinhua banbrytande vetenskaplig utrustning.
Rymdstationen beräknas vara klar i slutet av året och Peking planerar att skjuta upp rymdteleskopet Xuntian nästa år.
Diktaturen Kina är inte med i samarbetet som lett till Internationella rymdstationen (ISS), men håller en hög takt i sitt eget rymdprogram. Tiangong ("Himmelska palatset") väntas ha en livslängd på runt tio år.