Przebieg misji Pozbawiony załogi Tiangong 1 został wyniesiony na orbitę za pomocą chińskiej rakiety nośnej CZ-2F/T (chiń. Długi Marsz) – modyfikacji rakiety CZ-2F, która wynosi na orbitę załogowe statki ShenzhouTiangong "Loty kosmiczne" (lk.astronautilus.pl), o udźwigu zwiększonym do ok. 11,2 t na niską orbitę okołoziemską (ang. LEO). Wyniesienie Tiangong 1 było pierwszym startem tej wersji rakiety. Umieszczenie statku w kosmosie nastąpiło 29 września 2011 r. o godzinie 13:16 UTC z kosmodromu JiuquanThe Guardian: China launches Tiangong-1 space station test module.
2 października 2011 Tiangong 1 ukończył drugi manewr orbitalny i znalazł się na docelowej orbicie o wysokości 350–370 km i nachyleniu 42-43°. Okres używalności statku Tiangong to 2–3 lata.
2 listopada 2011 przycumował do niego bezzałogowy statek Shenzhou 8. Po 12 dniach Shenzhou 8 wykonał procedurę odłączenia i ponownego cumowania do stacji, by po dwóch dniach (16 listopada) odłączyć się i ostatecznie zostać zdeorbitowanym 17 listopada.