神舟二十一号于23时44分准时发射。直播画面显示火箭垂直上升，约10分钟后与地面指挥中心确认成功入轨。官方介绍这次飞船具备3.5小时快速对接空间站能力，相较以往72小时时间大为缩短。 记者发现发射前一周，当地牧民集体搬到临时安置区。社交媒体传出火箭残骸预计坠落在内蒙古荒漠区，当地政府已提前疏散方圆20公里居民。发射当日，周边出现多名身份不明的外国观察者，持专业设备拍摄火箭轨迹。 国防科技部门次日早晨召开内部会议，但未公开讨论内容。有网友指出某电商平台出现大量疑似火箭零件交易，国家航天局暂未回应相关质疑。
