北京時間9月20日15時10分，長征七號遙四運載火箭搭載天舟三號貨運飛船在我國海南文昌航天發射場點火發射，約597秒后，飛船與火箭成功分離，進入預定軌道。15時22分，飛船太陽能帆板順利展開且工作正常，發射取得圓滿成功。22時08分，天舟三號采用自主快速交會對接模式成功對接于空間站天和核心艙后向端口，整個過程歷時約6.5小時。這是我國載人航天工程的第20次發射任務，也是長征系列運載火箭的第389次飛行。按照任務規劃，天舟三號貨運飛船裝載了航天員生活物資、艙外航天服及出艙消耗品、空間站平臺物資、部分載荷和推進劑等，與空間站組合體完成交會對接后，轉入三艙（船）組合體飛行狀態，為空間站在軌建造后續飛行任務奠定基礎。
由復雜網絡與可視化研究所航天可視化團隊研制的深空探測實時三維可視化技術在為神舟十二號返回艙照亮“回家”之路后，在天舟三號貨運飛船與空間站交會對接過程中再現“萬里穿針”，性能表現卓越。
復雜網絡與可視化研究所航天可視化團隊累計參加過近四十次國家載人航天工程、探月工程以及深空探測工程，也是2021年第五次參與國家重大航天工程，具有豐富的航天工程任務保障經驗。