9月15日22时04分，搭载着天宫二号空间实验室的长征二号FT2运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。约575秒后，天宫二号与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。
天宫二号空间实验室是在天宫一号(微博)目标飞行器备份产品的基础上改进研制而成，全长10．4米，最大直径3．35米，太阳翼展宽约18．4米，重8．6吨，采用实验舱和资源舱两舱构型，设计在轨寿命不小于2年，主要任务是接受载人飞船和货运飞船访问，开展空间科学实验和相关技术试验，验证空间站建造和运营相关关键技术。
按计划，天宫二号空间实验室发射升空后，将开展平台和空间应用载荷测试，并于神舟十一号飞船发射前，做好与神舟十一号飞船交会对接的准备。
长征二号FT2火箭与之前的长征二号FT1运载火箭技术状态基本一致，为进一步提高安全性与可靠性，进行了部分技术状态更改。
这是长征系列运载火箭的第236次飞行。
