搭載神舟二十一號載人飛船的長征二號F遙二十一運載火箭，10月31日晚上11時44分在酒泉衛星發射中心點火發射升空。

神舟二十一號飛行乘組由張陸、武飛、張洪章三名航天員組成。載人飛船按計劃入軌後，將採用自主快速交會對接模式，約3.5小時後對接天和核心艙。

在軌期間將新開展27項科學與應用項目，主要針對空間生命科學與生物技術、航天醫學、空間材料科學、微重力流體物理與燃燒、航天新技術等多個領域的關鍵科學問題進行深入系統的研究。

其中，將首次在軌實施國內嚙齒類哺乳動物空間科學實驗，選用兩雌兩雄4隻小鼠，隨飛船上行並進行在軌飼養，重點研究失重、密閉等空間條件對小鼠行為模式的影響。

三名航天員於晚上近9時在酒泉衛星發射中心出席出征儀式，向在場大批民眾揮手。民眾唱出《歌唱祖國》，他們又揮動國旗，手持花束，向航天員致敬。

有民眾讚揚航空員有堅定科研的心，有勇氣精神，對國家感到自豪。亦有到場民眾表示，具有教育意義，有自豪感，祝三名航天員成功，等待他們凱旋。