7月24日14时22分，搭载着问天实验舱的长征五号B运载火箭从文昌航天发射场发射升空，约8分钟后，舱箭分离，问天实验舱进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。
此前，据中国载人航天工程办公室消息，问天实验舱入轨后顺利完成状态设置，于北京时间2022年7月25日3时13分，成功对接于天和核心舱前向端口，整个交会对接过程历时约13小时。7月25日5时，摄影师在海南文昌拍到问天实验舱与天和核心舱组合体在轨对接后首次凌月。当日，月亮如弯弯的眉梢挂在空中，问天实验舱在一片黑暗中如流星般飞快划过，短暂又浪漫。
这是我国载人航天工程立项实施以来的第24次飞行任务，发射的问天实验舱是中国空间站第二个舱段，也是首个科学实验舱。问天实验舱由工作舱、气闸舱和资源舱组成，起飞重量约23吨，主要用于支持航天员驻留、出舱活动和开展空间科学实验，同时可作为天和核心舱的备份，对空间站进行管理。
问天实验舱全长17.9米，最大直径4.2米，是目前中国最大的单舱主动飞行器，由工作舱、气闸舱、资源舱构成，每个舱段都承担着不同的功能。在工作舱里，配备了8个实验机柜，未来可以支持空间生命科学研究以及相应的一些变重力科学实验。这个舱里还有航天员睡眠区和卫生区，为航天员提供居住、锻炼、饮食场所。
后续，问天实验舱将按照预定程序与空间站组合体进行交会对接，神舟十四号航天员乘组将进入问天实验舱开展工作，开启空间科学新时代。