В период с 11 по 26 июня 2013 года в рамках национальной космической программы состоялся пятый, самый длительный пилотируемый полет космического корабля (КК) Shenzhou-10. Основной задачей 15-суточного полета была отработка маневрирования и стыковочных операций КК Shenzhou-10 с орбитальным модулем Tiangong-1 в автоматическом и ручном режимах и проведение всесторонней оценки состояния модуля Tiangong-1 для целей, которые ставит перед собой Китай – создание модульной космической станции к 2020 году.

Полет проходил по следующей схеме:

11 июня 2013 года в 09 ч 38 мин (по Гринвичу) был произведен успешный запуск КК Shenzhou-10 со стартовой площадки № 921 космодрома Цзюцюань ракетой-носителем (РН) CZ-2F/G. Параметры орбиты: высота – 336×342 км, наклонение – 42,8˚, период обращения – 91,2 мин.

На борту КК Shenzhou-10 находился экипаж из двух мужчин и одной женщины. Командир экипажа – Не Хайшэн (Nie Haisheng), это его второй полет; Чжан Сяогуан (Zhang Xiaoguang) – пилот-оператор, первый полет; Ван Япин (Wang Yaping) – лаборант-исследователь, вторая женщина-тайконавт, первый полет.

Члены этого экипажа были дублерами тайконавтов корабля Shenzhou-9 в 2012 году. За пуском КК Shenzhou-10 наблюдал Председатель КНР, Генеральный секретарь ЦК КПК
Си Цзиньпин.

13 июня КК Shenzhou-10 с тремя тайконавтами на борту был выведен на промежуточную орбиту, затем с помощью собственной двигательной установки КК Shenzhou-10 поднялся до высоты 330 км, достигнув почти круговой орбиты. Когда КК Shenzhou-10 находился на расстоянии 52 км от модуля Tiangong-1, начались операции маневрирования и причаливания, а также был произведен мониторинг центральной системы проверки данных. Оба объекта получили данные об относительном положении и скорости друг друга.

Следующая фаза сближения началась, когда оба КК находились на расстоянии 20 км друг от друга, а затем во время нахождения так называемых «переходных точках» (parking points) на расстоянии 5 км, 400 м и 140 м. Наземными службами оценивалось относительное положение КК Shenzhou-10, после чего процесс продолжался, затем состоялся переход на автономное сближение, произошло касание и жесткая сцепка. В 05 ч 11 мин (по Гринвичу) была произведена стыковка КК Shenzhou-10 с орбитальным модулем Tiangong-1 в автоматическом режиме. Во время этих операций КК Shenzhou-10 выполнял роль «активного объекта», а модуль Tiangong-1 выступал в качестве «пассивного объекта». Для проведения стыковки потребовалось 15 минут, что позволило центру управления отрегулировать давление в стыкуемых объектах.

Во время стыковки экипаж находился в спускаемом аппарате корабля, а затем перешел в модуль Tiangong-1. Войдя в модуль Tiangong-1, экипаж начал производить проверку штатной работы модуля и систем жизнеобеспечения: давления, кислорода, температуры воздуха и влажности, а также производить контроль окружающей среды на наличие вредных газов и микробов.

Находясь на орбите, тайконавты провели большое количество научных экспериментов, в том числе медицинских; исследовалась работа сердца, легких и биохимии членов экипажа, а также проводились эксперименты по эффективной профилактике космической болезни. Кроме этого, устраивались сеансы связи с учащимися школ, которые длились по 40 мин. Во время этих уроков, которые проводила Ван Япин, тайконавты показали 5 основных физических экспериментов, с помощью которых они рассказали ученикам о характеристиках движения объектов в условиях невесомости, поверхностном натяжении жидкости, определили понятия веса и массы и объяснили законы Ньютона. Они также ответили на вопросы учеников.

23 июня КК Shenzhou-10 был отстыкован и отошел от модуля Tiangong-1 на 140 метров. После этого командир корабля Не Хайшэн совершил стыковку вручную.

25 июня КК Shenzhou-10 отстыковался от модуля Tiangong-1и произвел облет орбитального модуля. Далее КК Shenzhou-10 осуществил сближение с модулем Tiangong-1 с обратной стороны.

Процессы маневрирования непилотируемого КК Shenzhou-8 и пилотируемого
КК Shenzhou-9 производилось по схеме «V-bar» и были доступны для просмотра на вебсайте. Отработка операций маневрирования и сближения КК Shenzhou-10 ключевым образом отличалась от прежних – было произведено сближение с модулем по схеме «R-bar». Однако, если операции запуска и посадки КК Shenzhou-10 были доступны во время прямой трансляции на вебсайте, то информация по выполнению сближения и причаливания была недоступна, поэтому точная схема облета неизвестна (была ли это вертикальная связка с поворотом на 90°, или же это было положение противоположное вектору скорости с поворотом на 180°). В докладе экипажа руководству сообщалось, что программа полета выполнена успешно.

26 июня 2013 года в 03 ч 07 мин (по Гринвичу) после 15-суточного космического полета спускаемый аппарат пилотируемого КК Shenzhou-10 благополучно приземлился в установленном районе центральной части Внутренней Монголии, тайконавты благополучно вышли из спускаемого аппарата, завершив полет.

К 2015 году Китай планирует вывести на орбиту вторую космическую лабораторию Tiangong-2, и параллельно разворачивается проект пилотируемой орбитальной станции.