12 июля 2001 года произведен запуск американского многоразового транспортного космического корабля "Шаттл" "Атлантис" STS-104 (программа развертывания МКС, номер полета - 7А), который 14 июля состыковался с МКС. В составе экипажа астронавты НАСА Стивен Линдси (командир), Чарльз Хобо (пилот), Михаэль Гернхардт, Джанет Каванди и Джеймс Райли (специалисты полета). Цель полета - доставка, установка и активизация на станции универсальной шлюзовой камеры "Квест", предназначенной для обеспечения выходов в открытый космос как в американских, так и в российских скафандрах. Кроме того, "Атлантис" доставил на станцию расходуемые материалы, запас воды и научное оборудование.
Во время совместного полета американские астронавты совершили три выхода в открытый космос, в ходе которых с помощью нового дистанционного манипулятора станции "Канадарм2" шлюзовая камера "Квест" была извлечена из грузового отсека "Атлантиса", перенесена и пристыкована к причалу американского модуля NODE-1 "Юнити"; на поверхности шлюзовой камеры были установлены емкости высокого давления с кислородом и азотом, площадка для крепления ног и поручни для внекорабельной деятельности. Третий выход астронавтов состоялся через новую шлюзовую камеру.
Двигателем "Шаттла" была осуществлена коррекция подъема орбиты МКС.
22 июля экипаж " Атлантис " осуществил расстыковку, а 25 июля - посадку на Землю.

11 августа 2001 года состоялся старт корабля "Шаттл" "Дискавери" STS-105 (программа развертывания МКС, номер полета - 7A.1), который 12 августа состыковался с МКС. На борту "Дискавери" находились американские астронавты Скотт Хоровитц (командир), Фредерик Стеркоу (пилот), Патрик Форрестер и Дэниел Барри (специалисты полета), а также экипаж третьей основной экспедиции (МКС-3) - американский астронавт Фрэнк Калбертсон, российские космонавты Владимир Дежуров и Михаил Тюрин.
Целью полета являлась доставка на МКС экипажа МКС-3 и возвращение на Землю экипажа второй основной экспедиции МКС-2 - Юрия Усачева, Джима Восса и Сьюзен Хелмс, работавших на борту комплекса с 10 марта 2001 года. Кроме того, корабль "Дискавери" доставил на станцию индивидуальные ложементы для экипажа МКС-3, оборудование для дооснащения американского сегмента, в том числе дополнительные научные стойки, находившиеся в многоцелевом модуле материально-технического снабжения "Леонардо", изготовленном в Италии и совершившем в отсеке полезного груза корабля свой второй полет к МКС, а также расходуемые материалы, запасы воды, воздуха и продуктов питания.
В ходе совместного полета американские астронавты совершили два выхода в открытый космос. 20 августа экипаж "Дискавери" осуществил расстыковку, а 22 августа 2001 года - успешную посадку на Землю. Кроме модуля "Леонардо", загруженного "мусором", вывезенным со станции - мешками с грязной одеждой, вышедшими из строя приборами, ненужными упаковочными материалами и т.п., на Землю для повторного использования были возвращены два комплекта аппаратуры стыковки "Курс", демонтированные с транспортного грузового корабля "Прогресс М1-6" и пилотируемого корабля "Союз ТМ- 32", а также другие грузы.

21 августа 2001 года с космодрома Байконур произведен запуск транспортного грузового корабля "Прогресс М-45", который 23 августа был пристыкован к осевому причалу российского служебного модуля "Звезда".
Грузовой корабль доставил на борт МКС около 2,5 т грузов, в том числе свыше 890 кг топлива для дозаправки объединенной двигательной установки служебного модуля "Звезда", с помощью которой осуществляется ориентация МКС, а также 210 кг воды и 1420 кг сухих грузов, в составе которых доставлена японская и французская аппаратура и оборудование для проведения космических экспериментов, комплекты бортовой документации, видео- и фотоаппаратура. Экипаж третьей основной экспедиции (МКС-3) получил оборудование для систем обеспечения терморегулирования, медицинского контроля, санитарно-гигиенического и водообеспечения, рационы питания, включая набор свежих продуктов. На орбите образован комплекс в составе: российские корабли "Прогресс М-45", Союз ТМ-32", российский служебный модуль "Звезда" - функциональный грузовой блок "Заря" - американские модули "Юнити" и "Дестини". Масса комплекса - около 134,1 т. 23 ноября 2001 года по завершении программы полета "Прогресс М-45" был затоплен в заданном районе акватории мирового океана.

15 сентября 2001 года ракетой-носителем "Союз-У" произведен запуск на околоземную орбиту специализированного грузового корабля-модуля (ГКМ) "Прогресс М-СО1", который 17 сентября состыковался с МКС.
Цель запуска - доставка на Российский сегмент МКС стыковочного отсека-модуля "Пирс". Стыковочный отсек предназначен для использования в качестве дополнительного порта причаливания пилотируемых и грузовых кораблей типа "Союз" и "Прогресс" и обеспечения выхода космонавтов и астронавтов в открытое космическое пространство из Российского сегмента станции. ГКМ доставил на станцию свыше 870 кг топлива и около 800 кг различных грузов, среди которых штатное оборудование стыковочного отсека "Пирс (грузовая стрела, выносное рабочее место, переносимый универсальный контейнер); научная и целевая аппаратура, в том числе для реализации программы экспериментов по проекту "Андромеда" во время второй российской экспедиции посещения МКС; оборудование для выходов в открытый космос, в том числе скафандр "Орлан-М"; оборудование для системы жизнеобеспечения; комплекс средств технического обслуживания и ремонта; бортовая документация. На орбите образован комплекс в составе: российские корабли "Прогресс М-45", "Союз ТМ-32", "Прогресс М-СО1", российский служебный модуль "Звезда" - функциональный грузовой блок "Заря" - американские модули "Юнити" и "Дестини". Масса комплекса - около 140,5 т. 27 сентября 2001 года по завершении программы полета "Прогресс М-СО1" был затоплен в заданном районе акватории мирового океана.

21 октября 2001 года с космодрома Байконур ракетой-носителем "Союз-У" был осуществлен запуск российского транспортного пилотируемого космического корабля "Союз ТМ-33" (программа развертывания МКС, номер полета - 3S), который 23 октября состыковался со станцией. На борту корабля находился экипаж второй российской экспедиции посещения (ЭП-2): российские космонавты Виктор Афанасьев (командир), Константин Козеев (бортинженер-2) и французский астронавт ЕКА - Клоди Эньере (бортинженер-1). Цель запуска - плановая замена корабля-спасателя "Союз ТМ-32", который с 30 апреля 2001 года находился в составе МКС, а также проведение работ по программе посещения, в том числе выполнение космических экспериментов и исследований в рамках французской программы "Андромеда" и решение задач технического обеспечения полета экипажа МКС-3. 31 октября 2001 года спускаемый аппарат космического корабля "Союз ТМ-32" с экипажем ЭП-2 возвратился на Землю.