Statek-laboratorium miał składać się z części laboratoryjnej, w której astronauci mieli pracować w trakcie lotu, i ze zmodyfikowanej kabiny załogowej typu Gemini B, przeznaczonej do wyniesienia załogi w przestrzeń kosmiczną oraz powrotu na Ziemię. Całkowita długość statku miała wynosić 16,46 m, masa 11 340 kg, w tym kabiny załogowej 2720 kg. Załoga miała składać się z dwóch osób, które mogły przebywać w laboratorium 30 lub 40 dni (w zależności od źródeł). Wysokość orbity MOL-a planowano na 600-650 km. Pierwotnie zakładano, że masa stacji wyniesie 8 ton, kolejne opracowania podawały wzrost masy do około 13,5 tony. Stąd do wyniesienia laboratorium na orbitę konieczna byłaby dostatecznie potężna rakieta nośna. Przewidywano, że będzie nią Titan III, lecz ówczesna wersja tej rakiety (Titan 3C) miała zbyt mały udźwig. Pojawił się wtedy pomysł zwiększenia obu pomocniczych silników rakietowych stopnia podstawowego (użycie 7 segmentów, zamiast – jak w Titanie 3C – pięciu), tak że ciąg tego stopnia zwiększyłby się do 1500 T. Siły powietrzne zamówiły wzmocnioną wersję rakiety, wyposażoną w większe rakiety pomocnicze na paliwo stałe.