全书以“天宫课堂”授课内容为核心，将科学阅读与科学实践相结合，为青少年深入解读了四次太空授课所涉及的知识与原理。第一章简要介绍了我国功勋太空科学家的卓越贡献、中国空间站的主要结构与功能，以及四次太空授课的主要内容。第二至第五章深入解析了“天宫课堂”四次授课内容，并适当拓展了相关知识与概念原理。每章均包含多个趣味盎然的太空实验项目。全书通过形式多样、妙趣横生的实验，清晰阐释了太空微重力环境下的物理、化学、生物学等学科的知识和技术。第六章系统总结了“天宫”实验背后的科学原理，探讨了太空实验与研究中的未解之谜，梳理了相关知识点，展现了“天宫”实验室的重要科研价值。