2011年9月29日，中国在酒泉卫星发射中心载人航天发射场，用“长征二号F”T1运载火箭，将中国全新研制的首个目标飞行器“天宫一号”发射升空。它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段。
天宫一号是中国第一个目标飞行器和空间实验室，飞行器全长10.4米，最大直径3.35米，由实验舱和资源舱构成。2011年11月3日凌晨实现与神舟八号飞船的对接任务。2012年6月18日下午（14时14分）与神舟九号对接成功。神舟十号飞船也在2013年6月13日13时18分与天宫一号完成自动交会对接。
“天宫一号”实际上就是一个空间实验室的雏形，它的重量和神舟七号一样，用它来完成和飞船的交会对接。“天宫一号”主体为短粗的圆柱型，直径比神舟飞船更大，前后各有一个对接口。采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱，实验舱由密封的前锥段、柱段和后锥段组成，实验舱前端安装一个对接机构，以及交会对接测量和通信设备，用于支持与飞船实现交会对接。资源舱为轨道机动提供动力，为飞行提供能源。
