天宫二号于2016年9月15日在酒泉卫星发射中心升空入轨。10月17日，神舟十一号飞船搭载景海鹏、陈冬2名航天员升空，与天宫二号成功对接，并进行了人在太空中期驻留试验。2017年4月20日，中国首艘货运飞船天舟一号在文昌航天发射中心升空，4月27日与天宫二号成功对接，并开展了推进剂补加等相关试验。

天宫二号绝非天宫一号的简单升级版本，它将实现更多“第一次”。它是中国首个具备太空补加任务的空间实验室，要第一次实现航天员30天驻留、第一次试验推进剂太空补加技术等重要的科学实验。相比天宫一号目标飞行器，天宫二号空间实验室不仅装备更豪华、装载量更高、内部环境更好，搭载的设备也更先进，搭载了全新配套的空间应用系统的科学设备，以及环境控制与生命保障系统，无论是配套设备数量还是安装复杂程度，都创造了历次载人航天器任务之最。尤其值得一提的是我国航天领域首次应用了中国航天科技五院自主研发的机械臂。机械臂的主要功能是开展舱外搬运和维修，目前在国际空间站上已有广泛应用。(www.daowen.com)

作为中国首个真正意义上的空间实验室，天宫二号搭载的实验项目达到史无前例的14项，其中2项由航天员直接参与操作，1项为国际合作，具体包括空间冷原子钟实验、液桥热毛细对流实验、综合材料制备实验、高等植物培养实验、伽马暴偏振探测等项目，为中国相关领域的科学研究创造了前所未有的全新条件。