10月15日5時20分，航太員出征儀式在航太員公寓問天閣舉行。中共中央總書記、國家主席、中央軍委副主席胡錦濤等領導同志在此地親切會見了首飛梯隊的3名航太員。執行首飛任務的航太員楊利偉表示，要聚精會神地做好每一個動作，決不辜負祖國和人民的期望。

　　10月15日5時30分，身著銀灰色太空服的我國首位航太員楊利偉向中國載人航太工程總指揮李繼耐報告，請示出征。此前，中國首次載人航太飛行航太員梯隊公開亮相。他們是：楊利偉、翟志剛、聶海勝。在接受新華社記者採訪時，楊利偉表示有信心完成首次載人航太飛行任務。

　　10月15日6時15分，進入飛船返回艙的楊利偉坐到了用合成材料特製的座椅上。此時按計劃離火箭升空還有2小時45分鐘。起飛前，楊利偉在艙內進行各項準備，完成100多個動作。地面指揮控制中心螢幕顯示，楊利偉生理參數正常。

　　10月15日8時50分，胡錦濤、黃菊、吳官正等領導同志來到試驗指揮樓平臺，現場觀看飛船發射。與此同時，吳邦國、溫家寶、賈慶林、曾慶紅、李長春、羅乾等領導同志在北京航太指揮控制中心觀看飛船發射實況。

　　10月15日9時整，火箭在震天憾地的轟鳴中騰空而起，急速飛向太空。

　　10月15日9時10分左右，飛船進入預定軌道。從這一刻起，楊利偉成了浩瀚太空迎來的第一位中國訪客。

　　10月15日9時31分許，停泊在南太平洋的“遠望”二號測量船捕獲飛船資訊。“神舟”五號飛船的艙內圖像清晰地顯示在北京航太指控中心的大螢幕上，楊利偉在與醫學監督醫生通話時顯得相當沉穩，他説：“我感覺良好！”

　　10月15日9時42分，載人航太工程總指揮李繼耐宣佈：“飛船已進入預定軌道，發射取得成功。”指揮控制大廳內頓時一片歡騰。在熱烈的掌聲中，胡錦濤發表了重要講話。他指出，實施載人航太工程，是以江澤民同志為核心的黨的第三代中央領導集體作出的重大戰略決策。十多年來，在黨中央、中央軍委的領導下，經過廣大科技人員和解放軍指戰員的不懈奮鬥，我國載人航太事業取得了舉世矚目的成就，譜寫了中華民族自強不息的壯麗詩篇。

　　10月15日10時許，在“神舟”五號飛船進行環繞地球第一圈飛行時，地面指揮人員報告艙內環境正常後，楊利偉得到指令，打開面罩，拿著書和筆，當他鬆開手時，筆在太空失重環境下立即飄浮起來。

　　10月15日10時31分，“神舟”五號飛船進入喀什測控站檢測區域，在接到地面指令後，楊利偉摘下手套，並解開係在膝蓋下方的束縛帶。在北京航太指揮控制中心的大螢幕上可以看到，楊利偉的動作非常輕鬆熟練。

　　10月15日10時40分左右，飛船開始繞地球飛行第二圈，通過飛船傳回的圖像可看到，楊利偉由臥姿改為坐姿，並通過圓形舷窗向外觀測。

　　10月15日11時過後，楊利偉開始在太空中進餐。他一邊看書，一邊用捏擠包裝袋的方式享用這頓不同尋常的午餐。據悉，楊利偉的食譜頗具中國特色，包括八寶飯、魚香肉絲、宮保雞丁和用中藥及滋補品製成的飲料等。

　　10月15日12時左右，楊利偉開始他在外太空的第一次休息。畫面顯示，仰面躺臥的楊利偉表情沉靜，在環繞地球飛行的飛船中，他的這次酣眠持續了約3個小時。

　　10月15日15時52分，北京航太指揮控制中心向楊利偉了解了飛船工作狀況和他的身體狀況。航太員向地面報告：航太服氣密性良好，飛船工作正常。

　　10月15日15時54分，飛船變軌程式啟動，指揮控制大廳右側大螢幕三維動畫實時顯示，飛船尾部噴出桔黃色的火焰，加速飛行。很快，飛船又進入平穩的飛行狀態。整個過程中，航太員楊利偉始終神情鎮定。南太平洋上的“遠望”二號測量船向北京傳來數據，表明變軌圓滿成功。

　　10月15日17時26分，中共中央政治局委員、中央軍委副主席、國務委員兼國防部長曹剛川在北京航太指控中心與正在太空飛行的航太員楊利偉進行實時通話。曹剛川説：“祖國和人民期待著你凱旋。”楊利偉渾厚的男中音清晰地迴響在指揮大廳中：“請首長放心，我一定努力工作，把後續工作完成好，向祖國和人民交一份滿意的答卷。”

　　10月15日18時40分許，“神舟”五號飛船運作到第七圈，楊利偉在太空中展示中國國旗和聯合國旗。他在距地面343公里的太空中説：向世界各國人民問好，向在太空中工作的同行們問好，感謝全國人民的關懷。

　　10月15日19時58分，“神舟”五號飛船運作到第八圈時，稍早之前來到北京航太指揮控制中心指揮大廳的楊利偉妻子張玉梅、兒子楊寧康與太空中的楊利偉通話。楊利偉對妻子説：“在太空感覺很好，太空的景色非常美。”他對兒子説：“好兒子，我看到咱們美麗的家了！”

　　10月15日21時31分，“神舟”五號飛船進入第九圈。

　　10月15日23時08分，“神舟”五號飛船進入第十圈飛行，航太員楊利偉開始休息。

　　10月16日4時19分，“神舟”五號飛船進入第十四圈飛行。

　　10月16日5時35分，北京航太指揮控制中心成功向正在太空運作的“神舟”五號載人飛船發送返回指令。按照程式，飛船將在建立返回姿態後，經過返回制動、軌道艙與返回艙分離、推進艙與返回艙分離等一系列太空控制動作，開始返回內蒙古主著陸場。

　　10月16日5時36分，“神舟”五號飛船軌道艙與返回艙成功分離。返回艙與推進艙軌道高度不斷降低，向預定落點返回。飛船軌道艙將留軌工作半年，開展相關的科學實驗。

　　10月16日5時38分，“神舟”五號載人飛船制動火箭點火，飛船返回艙飛行速度減緩，軌道高度進一步降低。返回艙向預定著陸場降落。

　　10月16日5時56分，在北京航太指揮控制中心的組織指揮下，“神舟”五號載人飛船返回艙與推進艙成功分離，成功進入返回軌道。飛船返回艙失去動力後，按照升力控制技術向預定著陸場降落。

　　稍後，布設在新疆和田的活動測量站報告，“神舟”五號飛船進入中國國境上空。

　　10月16日6時04分，“神舟”五號飛船再入大氣層。目前飛船處於“黑障”階段。

　　10月16日6時07分，搜救直升機收到“神舟”五號飛船返回艙發出的無線電信號，機上的搜索人員目視到“神舟”五號返回艙。由5架直升機組成的空中搜救分隊和14台專用車輛組成的地面搜救分隊立即從不同的方向迅速向落點前進。

　　10月16日6時許，楊利偉報告身體狀況良好。返回艙引導傘已打開。

　　稍後，楊利偉再次報告身體狀況良好。主傘工作正常。

　　稍後，主著陸區直升機駕駛員目視到飛船降落傘，地面搜索人員看到了降落傘，返回艙主傘已脫落。五架直升機跟蹤正常。

　　10月16日6時28分，地面搜索人員報告距“神州”五號返回艙落點7.5公里。

　　稍後，溫家寶總理與楊利偉通話，祝賀他順利返航。

　　10月16日6時36分，地面搜索人員找到了“神舟”五號返回艙。

　　10月16日6時38分，搜索人員報告，楊利偉身體狀況良好。

　　稍後，楊利偉向人群揮手，正在出艙。

　　10月16日6時51分，楊利偉在“神舟”五號艙口向大家招手，神態自若。

　　10月16日6時54分，李繼耐在北京航太指揮控制中心宣佈：“神舟”五號載人飛船16日6時23分在內蒙古主著陸場成功著陸，實際著陸點與理論著陸點相差4.8公里。返回艙完好無損。我們的航太英雄楊利偉自主出艙。我國首次載人航太飛行圓滿成功。

　　稍後，溫家寶總理代表黨中央、國務院、中央軍委祝賀載人飛行圓滿成功。

　　稍後，在飛船著陸點，楊利偉坐在專用的椅子上向大家揮手，並與工作人員説話。

　　10月16日7時23分，楊利偉在距返回艙約10米的一輛醫療檢查車上進行體檢。

　　10月16日7時29分，中央軍委主席江澤民給中國載人航太工程總指揮李繼耐打電話，祝賀我國首次載人航太飛行獲得圓滿成功。江澤民説，我國首次載人航太飛行的成功，是我國改革開放和社會主義現代化建設的又一偉大成就，是我國高技術發展的又一里程碑，是中國人民自強不息的又一非凡壯舉。在以胡錦濤同志為總書記的黨中央正確領導下，充分發揮社會主義制度的優勢，自力更生、自主創新，大力協同、集智攻關，我們就一定能夠譜寫我國航太事業以及整個科技事業更加絢麗的篇章！

　　10月16日16日上午9時52分，楊利偉乘專機從內蒙古著陸場飛抵北京。中共中央政治局委員、中央軍委副主席、國務委員兼國防部長曹剛川，中央軍委委員、總裝備部部長、載人航太工程總指揮李繼耐，總裝備部政委遲萬春等到機場迎接。