神舟二号的发射时间原定在2001年1月10日，不料，2000年12月31日下午，测试厂房里发生了重大事故。起因是发射场没有按照规程办事，临时去搞了一个试验，组织不严密，造成了一个非常大的、人为的失误和差错，结果火箭受到重创，箭体上留下了深深的伤口。第二天半夜一点多，刚赶到基地的专家们立即对其进行检测。经过探伤处理和更换了部分受损的部件后，最终的测试表明所有部件工作正常。
2001年1月10日，在酒泉卫星发射中心，高大的发射塔架上，乳白色的长征二号F运载火箭正在准备发射。火箭承载着神舟二号飞船。神舟二号虽是第二艘无人飞船，但却是中国第一艘各种技术状态与载人时基本一样的宇宙飞船。
十分钟准备……一分钟读秒……点火！起飞！运载火箭喷射出一团橘红色的烈焰，托举着神舟二号直入太空。就在飞船进入太空的瞬间，发射中心的大屏幕上随即出现了一个小小的亮点，标示着飞船实际飞行的曲线缓缓地开始向前延伸。来自地面测控站和远望号测量船的测控数据，源源不断地汇集到指挥控制中心。发射约十分钟后，飞船与火箭开始进行分离。调度员果断地发出了调度号令，随即，遥测员向飞船发出了入轨指令，这是北京航天指挥控制中心向飞船发送的第一个指令。船箭分离八分钟后，轨道专家组综合技术人员的计算结果，得出了飞船入轨参数。不久，指挥部正式宣布：神舟二号飞船进入预定轨道。
神舟二号飞船在轨飞行7天后成功返回地面。飞船上进行了微重力环境下的多重科学实验，各种仪器设备性能稳定，工作正常，最后取得了大量数据。
