Start vom Jiuquan Satelliten Startzentrum. Die Landung erfolgte auf dem "Ostwind-Landeplatz" (Dongfeng Zhuoluchang), Jiuquan.

Die Rakete vom Typ Langer Marsch stand zusammen mit dem Shenzhou-Raumschiff bereits seit 21. November 2022 auf dem Startgelände, um für einen eventuellen Notfall-Start vorbereitet zu werden. Während dieser Zeit herrschten dort Nachttemperaturen bis -17 Grad Celsius.
Zwar kann die Rakete bei Außentemperaturen von -20 Grad Celsius bis +40 Grad Celsius Starten. Damit die Triebwerke nicht zu sehr auskühlen steht die Rakete mit dem montieren Raumschiff auf einer Startrampe mit Flügeltüren. Dort soll die Temperatur im Bereich der Triebwerke bei +15 Grad Celsius gehalten werden. Wegen der extremen klimatischen Bedingungen wurden zwei zusätzliche Gebläse eingesetzt, um die Landekapsel und das Servicemodul mit den darin befindlichen Treibstoffstanks bei Zimmertemperatur zu halten.

Shenzhou-15 koppelte am 29. November 2022 an die Raumstation Tiangong an und wurde für einige Tage Teil der Expedition 3. Nach der Abkopplung von Shenzhou-14 am 04. Dezember 2022 wurden die drei Astronauten die neue Expedition 4.

Die Raumstation Tiangong (deutsch: Himmlischer Palast) kann unter normalen Umständen drei Astronauten und während eines Besatzungswechsels bis zu sechs aufnehmen. Die Station wird eine T-Form mit dem Kernmodul in der Mitte und einer Laborkapsel auf jeder Seite haben. Jedes der Module wird mehr als 20 Tonnen schwer sein, mit einer Gesamtmasse der Station von etwa 66 Tonnen. Die Raumstation, deren Fertigstellung für das Jahr 2022 erwartet wird, soll mehr als 10 Jahre lang in der erdnahen Umlaufbahn in einer Höhe von 340 km bis 450 km betrieben werden.
Das Tianhe-Kernmodul wird das Management- und Kontrollzentrum und der Hauptwohnraum der Besatzung sein und einige wissenschaftliche und technologische Experimente unterstützen. Der Wohnraum im Kernmodul beträgt ca. 50 Kubikmeter. In Kombination mit den beiden Laborkapseln könnte der gesamte Wohnraum laut China Academy of Space Technology (CAST) bis zu 110 Kubikmeter betragen. Das Kernmodul verfügt über zwei Liegeplatzanschlüsse, die mit den beiden Laborkapseln verbunden sind, und drei Dockinganschlüsse für das Raumschiff, ein Frachtraumschiff und andere Fahrzeuge mit Besatzung. Es hat auch einen Ausgang für Astronauten, um Außenbordaktivitäten durchzuführen.
Die erste Laborkapsel mit dem Namen Wentian (deutsch: Himmelsbefragung) wird hauptsächlich für wissenschaftliche und technologische Experimente sowie für Arbeits- und Wohnräume und Notunterkünfte verwendet. Diese Kapsel ist mit einer speziellen Luftschleusenkammer zur Unterstützung Außenbordaktivitäten und einem kleinen mechanischen Arm für die automatische Installation und den Betrieb von Instrumenten an der Hülle der Raumstation ausgestattet.
Die zweite Laborkapsel mit dem Namen Mengtian (deutsch: Himmelstraum) hat ähnliche Funktionen wie die erste Laborkapsel. Es ist mit einer speziellen Luftschleusenkammer ausgestattet, die den Ein- und Ausstieg von Fracht und Instrumenten mithilfe von Astronauten und mechanischen Armen unterstützt.
Mit der Rakete Long March-7 und dem Frachtraumschiff Tianzhou (deutsch: Himmelsschiff) werden Materialien, Treibmittel und Instrumente für die Station transportiert.
Die Long March-5B-Rakete beförderte am 29. April 2021 um 03:23:15,613 UTC das Kernmodul und die Laborkapseln sowie eine Kapsel mit einem optischen Teleskop mit einem Kaliber von 2 Metern in den Weltraum , das in derselben Umlaufbahn wie die Raumstation fliegen wird. Die Teleskopkapsel mit dem Namen Xuntian (deutsch: Himmelsdurchmusterung) soll Beobachtungsdaten für astronomische und physikalische Studien liefern, um Wissenschaftlern ein besseres Verständnis des Universums zu ermöglichen. Während des erwarteten 10-jährigen Betriebs kann es über 40 Prozent des Himmels beobachten. Die Kapsel kann zur Wartung und zum Auftanken an die Raumstation andocken.