「こうのとり」は、H-IIBロケットにより打ち上げられる無人の宇宙船で、食糧や衣類、各種実験装置など最大6トンの補給物資を地上約400km上空の軌道上にある国際宇宙ステーションに送り届け、補給が済むと用途を終えた実験機器や使用後の衣類などを積み込み、大気圏に再突入して燃やします。
一連の補給作業には、国際宇宙ステーションとのランデブーやドッキングも行われるため、優れた安全性が要求されますが、日本は技術試験衛星VII型（おりひめ・ひこぼし）で培ったランデブー技術を基に、H-II／H-IIAロケットの開発で得られた機体設計技術、「きぼう」日本実験棟の有人安全技術なども適用し、低コストで信頼性の高い輸送手段としての実用化をめざしました。
また、「こうのとり」の運用を通じて、将来のフリーフライヤーや有人輸送の基盤となる技術の蓄積が可能となります。

「こうのとり」は直径約4m、全長10m弱、観光バスが収まる大きさです。

機体は大別して3つの部分から成り立っています。最後部には軌道変換用のメインエンジン、姿勢制御用のRCSスラスタとそれらに推進薬を供給する燃料／酸化剤タンク、高圧気蓄器等が搭載される「推進モジュール」。

中程には、誘導制御系・電力供給系・通信データ処理系の各電子機器が搭載される「電気モジュール」。

そして先頭には、補給物資を格納する「補給キャリア」という構成です。