2011年9月29日21时16分03秒07毫秒，我国首个目标飞行器天宫一号在酒泉卫星发射中心乘着长征二号FT1运载火箭发射升空，首次自动点火。21时39分，中国载人航天工程总指挥常万全宣布：中国首个目标飞行器“天宫一号”发射成功。
这是长征系列运载火箭的第147次飞行，也是中国载人航天工程实施以来的第8次发射。从1999年第一艘飞船飞上太空到这次天宫一号发射，12年间，中国的载人航天工程以坚实的步伐迈向建造空间站这一19年前启动载人航天工程时便确定的目标。
胡锦涛等领导人与北京航天飞行控制中心工作人员亲切握手，热烈祝贺天宫一号目标飞行器发射成功；温家宝、贺国强等领导人在酒泉与现场参试人员握手，祝贺发射成功。
以下是“天宫一号”从发射升空到入轨阶段的23分钟过程回放：
21时16分，天宫一号升空。
21时17分，火箭向东稍偏南的方向实施程序拐弯。此时，火箭距地面高度为211米。
21时19分，火箭助推器分离。
21时19分，火箭一二级分离成功，一级坠落。此时，火箭已经飞过了平流层和中间层，正在接近大气层边缘。
21时19分，火箭整流罩分离。
21时24分，火箭二级发动机主机关机，器箭组合体继续向前滑行。
21时26分， 火箭二级发动机游机关机。
21时26分，天宫一号与火箭在高度约200公里处成功分离。
21时29分，太阳能帆板正常打开。
21时36分，天宫一号入轨后状态正常。
21时39分，载人航天工程总指挥常万全宣布：天宫一号发射成功。
至此，中国载人航天工程首次空间交会对接任务正式开始实施。
距发射架1.5公里的厂房里，神舟八号与长征二号F火箭已在测试。11月初，神舟八号将在同一发射架上升空，在太空中与天宫一号交会对接——这将使中国成为世界上第三个掌握空间交会对接技术的国家。
2012年底前，中国还将陆续发射神舟九号、十号飞船与天宫一号交会对接。中国将在2016年前研制并发射空间实验室，2020年前后建造空间站。
对于中国的此次任务，外媒给予密切关注。有评论称，“天宫一号”将是中国崛起成为一个世界强国的一个重要的标志性元素，同时还有分析担忧，随着“天宫一号”任务的实现，全球目前的“太空力量平衡”即将被中国打破，不过正如美国“海军分析中心”中国研究项目主任冯德威所说，“天宫一号”的发射不仅仅给中国带来了民族自豪感，还将为世界带来更多的公益性。
飞行段视频集锦
二级主发动机分离
发射圆满成功