6月18日14時許，在完成捕獲、緩沖、拉近和鎖緊程序后，神舟九號與天宮一號緊緊相牽，中國首次載人交會對接取得成功。對接完成、兩飛行器形成穩定運行的組合體后，航天員將于17時22分進入天宮一號目標飛行器。

　　神舟九號飛船于16日傍晚搭載3名航天員進入太空。根據既定的飛行方案，飛船將在軌飛行十余天，與天宮一號目標飛行器進行兩次交會對接，第一次為自動交會對接，第二次由航天員手動控制完成。

　　根據飛行方案，神舟九號與天宮一號自動對接形成組合體后，航天員將在地面指揮與支持下，完成組合體狀態設置與檢查，依次打開各艙段艙門，通過對接通道進入天宮一號實驗艙。

　　組合體飛行期間，由目標飛行器負責飛行控制，飛船處于停靠狀態。3名航天員將在飛船軌道艙內就餐，在天宮一號內進行科學實驗、技術試驗、鍛煉和休息。

　　此后，3名航天員將返回飛船，依次關閉各艙段艙門。飛船自主撤離至距目標飛行器約400米處，然后自主控制接近目標飛行器，在140米處停泊，轉由航天員手動控制。

　　航天員隨后將通過操作姿態和平移控制手柄，瞄準目標飛行器十字靶標，控制飛船逐步接近目標飛行器，至對接機構接觸，完成手控交會對接。3名航天員再次進入天宮一號駐留。

　　飛船返回前，3名航天員將返回飛船返回艙。兩飛行器分離，航天員手動控制飛船撤離至140米處，飛船轉為自主控制，繼續撤離至5公里外安全距離。

　　之后，飛船返回著陸場，地面人員將及時完成航天員搜救和返回艙回收；天宮一號目標飛行器則變軌至370千米自主飛行軌道，轉入長期在軌運行。