神舟三號飛船於2002年3月25日晚上10時15分在甘肅酒泉衛星發射中心載人航天發射場發射升空。神舟三號運載火箭是由「長征二號F」捆綁式大推力運載火箭發射升空的。神舟三號是一艘無人太空船，除沒有搭載航天員外，其技術狀態與載人太空船完全一致。這艘太空船的成功發射，標誌着中國載人航天工程取得重要進展，為不久的將來把中國航天員送入太空打下了堅實的基礎。神舟三號搭載的人不是真人，而是可以模擬航天員呼吸和血液循環系統中的心律、血壓、耗氧，以及產生熱量等多種太空生活的重要生理活動參數的形體假人。在火箭發射和飛船入軌後，模擬人傳輸回來的各項指標，為將來航天員進入太空提供可靠的數據。神舟三號太空船進入太空後，持續繞地球飛行並進行一系列項目的科學試驗。
另外，《上海青年報》披露，神舟三號太空船於2001年9月由武警上海總隊6名武警乘火車送往甘肅酒泉發射場途中，遭遇歹徒襲擊，其中一名武警人急智生，以水杯冒充「手榴彈」，嚇退歹徒，神舟三號才得以順利運抵目的地。