于北京时间2003年10月15日在酒泉卫星发射中心发射，次日返回，降落于四子王旗着陆场。它的成功发射与返回标志着中国成为世界上第三个把人送入太空的国家，而且与东方红一号相同，中国的首次飞行比起其他国家，过程可以说是一次完整的太空飞行（苏联返回时使用跳伞、美国发射高度没到达环绕地球轨道）。神舟五号返回舱现藏于中国国家博物馆。
时间线.以下时间使用UTC+8。
发射