于9月27日至30日择机发射。2011年9月25日，酒泉卫星发射中心负责人表示，在27日和28日两天，因为天气原因不适合进行航天发射，所以天宫一号发射窗口将在29日和30日之间进行选择。
飞行器发射.2011年9月29日，中共中央总书记胡锦涛等中共中央政治局常委亲临观看发射实况，其中胡锦涛等七位常委在北京航天飞行控制中心观看实况，温家宝和贺国强则前往酒泉卫星发射中心观看发射。北京时间21时16分3.507秒由长征二号F改进型运载火箭成功发射升空。
轨道控制.