神舟九号飞船的飞行任务
此次飞行任务将首次验证手控交会对接技术，进一步验证自动交会对接技术。同时，还将全面验证目标飞行器保障支持航天员生活工作的功能、性能，以及组合体管理技术，首次实现地面向在轨飞行器进行人员和物资的往返运输与补给，开展航天医学实验及有关关键技术试验。
上太空的新乘客
神舟九号飞船首次搭载活体蝴蝶（卵和蛹）升空。破蛹成蝶和蝴蝶升空代表着梦想的实现与飞跃，北京市教委决定以此为契机在全市中小学生中开展“我的梦想”征集活动，此次活动的参加者均为太空活体蝴蝶（卵和蛹）的共同认养者。
珙桐、普陀鹅耳枥、望天树、大树杜鹃等4种濒危植物种子正搭乘天宫一号遨游在太空。神舟九号发射成功后，航天员将把天宫一号上搭载的经过航天育种实验的种子带回地面。
完成两次对接
根据中国载人航天工程办公室公布的飞行方案，神舟九号载人飞船飞行乘组由3名航天员组成，其中1名为女航天员；飞船在轨飞行十余天，计划安排飞船与天宫一号进行两次交会对接，第一次为自动交会对接，第二次由航天员手动控制完成。
神舟九号飞船发射前约20天，天宫一号目标飞行器开始降轨调相，进入高度约为343千米的近圆对接轨道，建立载人环境，等待与飞船交会对接。
飞船发射入轨后，按预定程序完成与目标飞行器自动交会对接，此过程同天宫一号与神舟八号交会对接基本一致。
组合体飞行期间，由目标飞行器负责飞行控制，飞船处于停靠状态。3名航天员在飞船轨道舱内就餐，在天宫一号内进行科学实验、技术试验、锻炼和休息。
航天员手控交会对接的主要过程是：3名航天员返回飞船，依次关闭各舱段舱门。飞船自主撤离至距目标飞行器约400米处，然后自主控制接近目标飞行器，在140米处停泊，转由航天员手动控制。
飞船返回前，3名航天员返回飞船返回舱。两飞行器分离，航天员手动控制飞船撤离至140米处，飞船转为自主控制，继续撤离至5公里外安全距离。
之后，飞船返回着陆场，地面人员及时完成航天员搜救和返回舱回收；目标飞行器变轨至370千米自主飞行轨道，转入长期在轨运行。
航天员新老搭配
相比前三次载人飞行，此次神九任务的飞行乘组特点是“新老搭配、男女配合”。一是作为航天员景海鹏是第二次参加飞行任务；二是刘洋成为中国首位参加载人航天飞行的女航天员，同时她也是中国第二批航天员中首个参加飞行任务的。首位“神女”刘洋的出现，打破了中国从未有女航天员进入太空的纪录，备受各方关注。
据了解，迄今为止，世界上已经有7个国家共50余名女航天员进行过太空飞行，相比于男性，女航天员上天要克服更多的困难，但也有自己独特的优势和意义。
女航天员参加载人航天飞行任务，可以带动女航天员相关飞行产品的研制和女航天员地面训练等方面的技术发展，积累女性在生理、心理及航天医学方面的飞行实验数据，还可以进一步扩大载人航天工程的社会影响，展示中国女性的良好形象。
在15日进行的航天员集体亮相中，刘洋对媒体表示，虽然男女有别，但挑战对每名航天员都一样，太空不会因为女性的到来而降低它的门槛，太空环境不会对女性特殊照顾。
这位河南姑娘表示，此次太空飞行安排了大量科学实验，在完成任务之余，她想尽可能多的体验一下太空奇妙的失重环境，多欣赏一下美丽的地球，多看看美丽的家园。
针对女航天员的生理特点，在医学检查、锻炼防护等方法上制定专项措施，在飞行程序设计、生活照料安排等方面充分考虑女性需求，以保障她们的健康。天宫一号目标飞行器也通过厕所分男女、设立两个独立睡眠区等充分保障女航天员的隐私。
