神舟十一号载人飞船的此次主要任务是，为天宫二号在轨运营提供人员和物资天地往返运输服务，进一步考核载人天地往返运输系统的功能和性能，特别是空间站运行轨道的交会对接技术；与天宫二号空间实验室对接后完成航天员中期驻留试验，考核组合体对航天员生活、工作和健康的保障能力，以及航天员执行飞行任务的能力。

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，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，验证空间站建造和运营相关关键技术，是我国首个真正意义上的空间实验室。

此前8月6日，分别执行天宫二号和神舟十一号发射任务的长征二号FT2和长征二号F遥十一运载火箭运抵酒泉卫星发射中心，这是我国第一次将两发运载火箭同时运往发射场执行任务。这两枚火箭在按流程完成出厂前所有研制工作后，于8月3日从北京启程，经铁路运输运往酒泉卫星发射中心发射场。

9月15日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号FT2运载火箭成功将天宫二号空间实验室成功送入预定轨道，发射取得圆满成功。

长二F火箭是我国用来发射载人航天器的专属火箭，享有“神箭”美誉。执行了10次神舟飞船和2次天宫飞行器发射任务，在12次的发射任务中，“神箭”长二F保持着100%的成功率。