Tên lửa đẩy Trường Chinh-2F mang theo tàu vũ trụ Thần Châu-21, đã phóng đi lúc 23h44 ngày 31/10 (giờ Bắc Kinh) từ Trung tâm phóng vệ tinh Tửu Tuyền ở Tây Bắc Trung Quốc.
Theo Cơ quan Vũ trụ có người lái Trung Quốc (CMSA), khoảng 10 phút sau khi phóng, Thần Châu-21 tách khỏi tên lửa và đi vào quỹ đạo được chỉ định. Các phi hành gia đều trong tình trạng tốt và vụ phóng tàu vũ trụ có người lái Thần Châu-21 đã thành công hoàn toàn.
Phi hành đoàn Thần Châu-21 bao gồm chỉ huy Trương Lục và các phi hành gia Vũ Phi, Trương Hồng Chương. Ba phi hành gia này lần lượt đảm nhiệm vai trò phi công vũ trụ, kỹ sư bay và chuyên gia tải trọng, đại diện cho cả ba loại phi hành gia Trung Quốc đang được sử dụng trong các sứ mệnh không gian của đất nước. Trương Lục từng tham gia sứ mệnh Thần Châu-15, trong khi Vũ Phi và Trương Hồng Chương đều đang thực hiện sứ mệnh không gian đầu tiên của mình.
Đáng chú ý, 4 con chuột đã cùng với phi hành đoàn Thần Châu-21 tiến vào không gian. Những con chuột này, gồm 2 con đực và 2 con cái, được đưa lên trạm vũ trụ của Trung Quốc để nuôi trên quỹ đạo trong 5 đến 7 ngày, đánh dấu những thí nghiệm khoa học đầu tiên của nước này liên quan đến mô hình động vật có vú trong không gian.
Trong thời gian ở trên quỹ đạo, các thành viên phi hành đoàn Thần Châu-21 dự kiến sẽ thực hiện tổng cộng 27 thí nghiệm mới trên quỹ đạo, bao gồm khoa học sự sống và công nghệ sinh học không gian, y học không gian, khoa học vật liệu không gian và các công nghệ không gian mới. Nghiên cứu về mối quan hệ giữa nguồn gốc mã di truyền và tính bất đối xứng, pin lithium-ion cho các ứng dụng không gian và nền tảng điện toán thông minh nằm trong số các nghiên cứu trên quỹ đạo dự kiến được thực hiện trong sứ mệnh này.
Phi hành đoàn cũng sẽ thực hiện các hoạt động ngoài tàu vũ trụ và xử lý hàng hóa, lắp đặt các thiết bị bảo vệ mảnh vỡ không gian, triển khai và thu hồi các thiết bị và tải trọng ngoài tàu vũ trụ. Ngoài ra, họ sẽ tham gia vào các hoạt động giáo dục khoa học và phúc lợi công cộng.
Đây là chuyến bay có người lái thứ 6 kể từ khi Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) bước vào giai đoạn ứng dụng và phát triển, và là chuyến bay thứ 37 trong chương trình du hành vũ trụ có người lái của Trung Quốc.
