于1998年被选为航天员，从那时开始为执行太空任务训练。他在最终的十四名候选人中被选为中国首次载人航天任务的航天员。执行任务后，2003年10月20日，任务前担任中校的杨利伟被晋升为上校并佩戴上校军衔肩章出席了神舟五号庆功大会，但随后在春节前夕又迅速晋升大校军衔。中国青年报曾提到晋升的决定是在神舟五号任务之前作出的，但杨利伟并不知情。2003年10月15日北京时间9时的酒泉卫星发射中心，长征二号F火箭将杨利伟乘坐的神舟五号飞船送入太空。在发射前，中国航天员的人选并不公开；杨利伟被选为神舟五号航天员的新闻