天宮一號的使命是，為實(shí)施空間交會對接試驗(yàn)提供目標(biāo)飛行器；初步建立長期無人在軌運(yùn)行、短期有人照料的載人空間試驗(yàn)平臺，為空間站研制積累經(jīng)驗(yàn)。此外，天宮一號還進(jìn)行了一系列空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)、航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)和空間技術(shù)試驗(yàn)。作為中國載人航天事業(yè)發(fā)展過程中的一大標(biāo)志性任務(wù)，天宮一號的歷史使命早在1992年就已經(jīng)確定。2002年，天宮一號目標(biāo)飛行器任務(wù)方案通過了論證和審查，之后進(jìn)入初樣研制階段。

2009年央視牛年春晚舞臺上，天宮一號模型精彩亮相，它的形象和肩負(fù)的使命迅速走進(jìn)億萬家庭，為國人所熟知和稱道。在此后1年多時間里，天宮一號完成總裝、綜合測試、出廠評審和轉(zhuǎn)運(yùn)。

2011年9月29日，長征二號FT1運(yùn)載火箭從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心沖天而起，將天宮一號精準(zhǔn)發(fā)射入軌。約1個月之后，神舟八號飛船升空并與天宮一號進(jìn)行了空間交會對接。組合體運(yùn)行12天后，兩者脫離并再次成功進(jìn)行了交會對接試驗(yàn)。

2012年、2013年，天宮一號相繼迎來神舟九號和神舟十號，與它們圓滿完成了多次空間交會對接，完成了航天器組合體控制與管理、航天員在軌駐留保障、航天員在軌維修操作等一系列技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證，開展了對地遙感應(yīng)用、空間物理與環(huán)境探測和空間材料實(shí)驗(yàn)，獲取了大量有價值的數(shù)據(jù)信息和應(yīng)用成果。

值得一提的是，天宮一號還是中國第一個“太空教室”，在神舟十號飛行任務(wù)期間，航天員王亞平在聶海勝、張曉光的配合下，為全國6000多萬中小學(xué)生進(jìn)行太空授課。在約45分鐘的“神舟課堂”上，王亞平展示了“質(zhì)量測量”“單擺運(yùn)動”“陀螺運(yùn)動”“制作水膜與水球”等多項(xiàng)試驗(yàn)，并以“天地對話”的形式與孩子們進(jìn)行了互動交流。