神舟六号飞船于北京时间(UTC+8)2005年10月12日上午9:00在酒泉卫星发射中心发射升空,费俊龙和聂海胜两名中国航天员被送入太空,预计飞行时间为5天。先在轨道倾角42.4度、近地点高度200公里、远地点高度347公里的椭圆轨道上运行5圈,实施变轨后,进入343公里的圆轨道,绕地球飞行一圈需要90分钟,飞行轨迹投射到地面上呈不断向东推移的正弦曲线。轨道特性与神舟五号相同。2005年10月12日17时29分,航天员费俊龙打开神舟六号返回舱与轨道舱之间的舱门,进入轨道舱开展空间科学实验。2005年10月13日4时开始,航天员进行在轨干扰力试验,在舱内有意识加大动作幅度,以试验人的扰动对飞船姿态的影响。在进行了开关舱门、穿脱压力服、穿舱、抽取冷凝水四大项“在轨干扰力”试验后,航天员的活动对飞船姿态的影响很小,飞船可保持正常飞行,不需纠正飞船姿态。2005年10月14日清晨,神舟六号在第30圈进行变轨后的首次轨道维持,即根据轨道精测参数进行微量调整,使飞船回到预定的正常轨道。维持时,神六发动机共点火6.5秒,将飞船抬高了800米。2005年10月15日16时29分,胡锦涛与航天员费俊龙、聂海胜通话。18时05分,航天员向北京航天飞控中心传送他们拍摄的飞船太阳能帆板的数字图像。完成预定飞行任务后,飞船采用升力再入方式返回内蒙古四子王旗的主着陆场。