于2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发射.
13时16分，发射天宫一号的长征二号FT1型火箭进入8小时倒计时发射程序，调度点名，收集8小时准备情况，进入临射前准备。
14时16分，载人航天各系统功能检查，地面设备开机自检。
约18时，火箭系统开始进行全箭状态检查。
发射前半个小时，最后一批工作人员撤离[16]。
21时16分03秒，搭载着天宫一号的长征二号FT1运载火箭点火发射[17]。
21时18分，天宫一号火箭助推器分离（助推器残骸于10时25分在内蒙古鄂托克旗阿尔巴斯苏木乌兰乌素嘎查的一块空地上找到[18]）。
21时19分，火箭一二级分离成功，一级坠落。
21时20分，整流罩分离。
21时25分45秒，天宫一号准确进入预定轨道[19]。
21时28分，太阳能电池帆板展开。
21时36分，入轨运行[20]。
21时38分，中国载人航天工程总指挥常万全宣布，天宫一号目标飞行器发射圆满成功。
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