Modulen kallas Tianhe, eller himlens harmoni, och sköts upp i omloppsbana med hjälp av Kinas största bärraket, den 53,7 meter långa Chang Zheng 5, från Wenchang på ön Hainan i södra delen av landet.
Tianhe – 22 ton tung – är en av tre huvudmoduler till rymdstationen och innehåller boyta för taikonauterna och livsuppehållande utrustning.
I de återstående tio stegen kommer de två andra huvudmodulerna skjutas upp, samt fyra bemannade rymdfarkoster och ytterligare fyra lastfarkoster.
Kina håller en hög takt i sitt rymdprogram. Det är mindre än 20 år sedan Yang Liwei 2003 blev den förste att skickas upp i omloppsbana av landets rymdstyrelse.
Landet siktar på att bli en stormakt i rymden till 2030. En egen rymdstation är en viktig del i den strävan då Kina inte är en del av den internationella rymdstationen ISS. De senaste åren har landet även skickat sonder både till månen och Mars.
– Tianhe är ett viktigt pilotprojekt i byggandet av en mäktig nation både teknologiskt och i rymden, säger Kinas president Xi Jinping efter uppskjutningen enligt statliga medier.