「天宮一號」的終極任務，是為中國在2020年，設立首個太空站鋪路。
「天宮一號」的名字，令人聯想到小說《西遊記》孫悟空大鬧天宮，內地專家表示，將這個太空實驗室稱為天宮，是希望日後航天員在太空站生活得舒適。
「天宮一號」亦的確為太空人提供了一個不錯的環境，「天宮一號」不僅空間大，有健身和娛樂設施，太空人可以在實驗艙看電影，並且同地面通短訊、收發電郵。電郵介面和地面的電子郵件系統一樣，附件容量達8萬億，透過衛星傳送。太空人亦可以用視像電話與地面聯絡。
重8.5噸的「天宮一號」， 由實驗艙和資源艙兩個艙組成，前後各有一個對接口，安裝在實驗艙的前端，還有交會對接測量、通信設備，用作與飛船交接。資源艙則為飛行提供能源。
「天宮一號」壽命只得兩年，期間會與隨後發射的「神舟八號」、「神舟九號」和「神舟十號」飛船，實現無人自動交會對接，以及載人飛船對接。
今次「天宮一號」升空後，會經兩次變軌，進入高度約為350公里的近圓軌道，進行在軌測試。之後會降軌至高度約343公里的近圓軌道，等待「神舟八號」飛船在11月中旬之前升空。
「神八」發射入軌兩日內，會與「天宮一號」完成第一次交會對接，飛行12日後分離，等待第二次交會對接。對接成功後，太空人可通過這道門，進入「天宮一號」，進行試驗、訓練等，從而建立太空實驗平台。
「天宮一號」會升軌至自主飛行軌道，轉入長期運行管理模式，而飛船就返回地球。「天宮一號」是在09年初，完成研制生產，今年6月完成出廠前各項測試。2015年前，中國會再陸續發射「天宮二號」、「天宮三號」兩個太空實驗室。
