“神舟三号”飞船搭乘“长征三号F”运载火箭于2002年3月25日22时15分在酒泉卫星发射中心发射升空。飞船按照预定轨道，环绕地球共飞行了108圈，耗时6天零18个小时。“神舟三号”飞船是一艘正样无人飞船，除航天员没有上之外，飞船技术状态与载人状态完全一致。
    
    与2001年1月10日发射的第一艘无人飞船“神舟二号”相比，“神舟三号”飞船的发射，在运载火箭、飞船和发射测控系统上，采用了许多新的先进技术，进一步提高了载人航天的安全性和可靠性。飞船上装有的人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备和形体假人，能够定量的模拟航天员在太空中的重要生理参数，在相当程度上把无人飞船变成了有人飞船。
    
    这次发射，首次进行了逃逸系统试验。它是为载人飞行时，在火箭发射和升空时万一出现意外故障的紧急情况下，由运载火箭的逃逸系统将飞船带离危险区，确保航天员安全的应急救生系统。据了解，在载人航天发射场和飞船上，也都有航天员应急救生系统。它体现了载人航天的飞行方案，以人的安全性为基点的设计思想。
    
    据介绍，“神舟三号”飞船由轨道舱、返回舱、推进舱和附加段组成。飞船进入太空后，将持续绕地球飞行若干天，进行一系列项目的科学试验。其中，中国科学院将在飞船上进行空间生命科学、空间材料、空间天文和物理、微重力科学等空间应用试验。之后，飞船返回舱返回地面，轨道舱继续留在太空飞行，直至完成预定的后续科学试验任务。
    
    飞船在轨运行期间，在北京航天飞行控制中心的统一计划和调度下，西安卫星测控中心有关测控站和已停泊在大西洋、太平洋、印度洋上的四艘“远望号”远洋航天测量船，将对“神舟三号”飞船进行持续跟踪、测量与控制。据了解，“神舟三号”飞船由中国空间技术研究院和上海航天技术研究为主研制，“长征二号F”运载火箭由中国运载火箭技术研究院为主研制。酒泉卫星发射中心在此次飞行前，对载人航天发射场进行了相应的技术改造，提高了飞船发射的安全性、可靠性和适应性。中国科学院和信息产业部有关单位为这次发射研制了对地遥感、生命科学等船载仪器和地面测控设备。
    
    这次发射是长征系列运载火箭第66次飞行，自1996年10月以来，中国运载火箭发射已经连续24次获得成功。