Une fusée Proton-M transportant le module, baptisé Nauka («science» en russe), a décollé comme prévu à 19h58 heure locale (14h58 GMT) du centre de lancement spatial russe de Baïkonour, au Kazakhstan.
Les antennes de navigation et les panneaux solaires se sont déployés correctement après un lancement sans faille qui a permis au module d'entamer un voyage de huit jours vers la station orbitale.
Après une série de manœuvres, le module de 20 tonnes devrait s'amarrer à la Station spatiale internationale en mode automatique le 29 juillet.
Le lancement de Nauka avait été reporté à plusieurs reprises en raison de problèmes techniques, il était initialement prévu en 2007.
Avant que Nauka ne s'amarre à la station, l'un des anciens modules russes, le module Pirs, en service depuis 20 ans, devra être retiré et mis au rebut pour libérer de la place pour le nouveau module.
Les contrôleurs spatiaux russes prévoient d'effectuer cette manœuvre vendredi après avoir vérifié et confirmé que les systèmes de Nauka fonctionnent correctement et que le module est prêt pour l'amarrage.