神舟八號星期四凌晨一點左右開始轉為自主導航，逐步飛近天宮一號，在距離四百米、一百四十米、三十米，設有關鍵的停泊點，讓神八與天宮一號交換對接信號。神八慢慢減速，靠攏天宮一號。凌晨一點二十八分，神八成功接觸天宮一號，之後緊接要完成捕獲、緩衝、拉近及鎖緊四個程序。
神八上三把捕獲鎖，與天宮一號上三個卡板器咬合。神八關上發動機。二者完成柔性連接，神八的機械緩衝系統，開始緩沖和校正，令兩個飛行器處於水準位置，之後神八收回對接換環，拉近兩個航天器，再啟動對接鎖的主動鉤，與天宮一號被動鉤鎖緊，完成兩個航天器的剛性連接，整個過程不用十分鐘完成。
人大委員長吳邦國，總理溫家寶，國家副主席習近平，副總理李克強，到北京航天飛行控制中心，見證中國繼俄羅斯及美國後，成為世界上第三個掌握太空對接技術的國家。
