運行曆程
2011年4月25日，“騰訊杯中國載人空間站名稱征集活動”發布暨啟動儀式在人民大會堂隆重舉行，對中國貨運飛船進行命名征集工作 。
2011年10月31日，貨運飛船名稱确定為“天舟一号” 。
2015年3月6日，中國全國政協委員、中國載人航天工程總設計師周建平發言表示，計劃在天宮二号發射後，将發射天舟一号貨運飛船，為天宮二号補給物資 。
2017年1月12日，天舟一号貨運飛船出廠評審會召開，天舟一号通過出廠評審工作 。
2017年2月5日，天舟一号按流程完成出廠前研制工作，并從天津港啟程運送 。
2017年2月13日，天舟一号運達海南文昌航天發射場，開展發射場區總裝和測試工作 。
2017年4月17日，天舟一号與長征七号遙二運載火箭組合體轉運至發射區，并完成總裝測試等技術區各項工作 。
2017年4月18日，天舟一号舉行最後一次全區合練工作 。
2017年4月19日，執行天舟一号發射任務的長征七号遙二運載火箭進行加注推進劑工作 。
2017年4月20日，搭載天舟一号貨運飛船的長征七号遙二運載火箭，在中國文昌航天發射場點火發射，進入預定軌道 。
2017年4月22日，天舟一号與天宮二号完成首次對接工作，形成組合體，并關閉交會對接設備，進行對接通道複壓和檢漏，以及設置組合體運行狀态 。
2017年4月27日，天舟一号與天宮二号完成首次推進劑在軌補加試驗工作 。
2017年6月19日，天舟一号完成與天宮二号的繞飛和第二次交會對接試驗工作 。
2017年6月21日，天舟一号與天宮二号組合體分離，開始獨立運行 。
2017年9月12日，天舟一号完成了與天宮二号空間實驗室的自主快速交會對接試驗 。
2017年9月22日，天舟一号完成空間實驗室階段任務及後續拓展試驗，在地面遙測指令的控制下，軌道高度不斷下降受控離軌，進入大氣層燒毀 。
飛行任務
飛行計劃
1、天舟一号通過長征七号發射入軌，通過兩天的時間與天宮二号空間實驗室進行交會對接，形成組合體，進行兩個月的在軌飛行，完成各項任務。
2、天舟一号撤離天宮二号，從另一側與天宮二号進行對接，完成繞飛實驗。
3、組合體再次分離，獨立飛行三個月，完成搭載的空間科學實驗。
4、與天宮二号進行最後一次對接，驗證自主快速交會對接技術。
5、天舟一号完成空間實驗室階段任務及後續拓展試驗後，在地面遙測指令的控制下，軌道高度不斷下降受控離軌，進入大氣層燒毀，隕落至預定安全海域 。
任務内容
1、補給空間站的推進劑消耗，空氣洩漏，運送空間站維修和更換設備，延長空間站的在軌飛行壽命；
2、運送航天員工作和生活用品，保障空間站航天員在軌中長期駐留和工作；
3、運送空間科學實驗設備和用品，支持和保障空間站具備開展較大規模空間科學實驗與應用的條件 。
天舟一号與長征火箭組合體
任務目标
1.與空間實驗室配合，驗證推進劑在軌補加技術；
2.全面考核貨運飛船功能和性能；
3.在空間實驗室配合下，開展貨運飛船控制組合體、繞飛至前向交會對接、快速交會對接等試驗；
4.開展空間應用及技術試（實）驗 。
技術狀态
對接目标
天宮二号是在天宮一号目标飛行器備份産品的基礎上改進研制而成，全長10.4米，最大直徑3.35米，太陽翼展寬約18.4米，重8.6噸，采用實驗艙和資源艙兩艙構型，設計在軌壽命不小于2年；由長征二号F T2運載火箭于2016年9月15日22時04分在中國酒泉衛星發射中心點火發射，約575秒後，天宮二号與火箭分離，進入預定軌道。 。
飛船組成
飛船系統
天舟一号為全密封貨運飛船，采用貨物艙和推進艙兩艙構型，設計在軌壽命1年，飛船全長10.6米，最大直徑3.35米，最大裝載狀态下重量達13.5噸，由貨物艙和推進艙兩艙結構組成，運載能力為6噸 。
火箭系統
火箭系統為長征七号遙二運載火箭，該火箭總高度超過53米，起飛重量近600噸，直徑3.35米，主體設置四個助推器，以液氧和煤油作為燃料的大推力發動機，所産生的主要是二氧化碳和水，清潔環保 。
飛行運載
搭載物品
天舟一号向天宮二号進行貨物運輸，主要是為未來中國空間站的貨物運輸任務進行飛行驗證，因此運輸的主要是未來空間站運營所需的貨物，主要為：
1、推進劑。由于空間站要長時間保持在軌道上運行，需要補充推進劑，天舟一号不僅需要推進劑運過去，還要進行太空加油技術的在軌驗證。
2、未來航天員在太空生活工作所需的物品，例如食品、水、衣服等生活用品，以及用于出艙工作的航天服等，當然這次運輸的不是真的航天服，而是航天服的模拟件。
3、空間科學技術試驗設備 。
技術保障
關鍵技術
1、力學環境測量系統。飛行器結構撞擊智能感知與定位功能，能夠進行全飛行時段的綜合力學環境監測，不隻包括傳統的振動、沖擊、噪聲環境，還可以在第一時間感知到太空垃圾撞擊的位置和受損程度，甚至還能檢驗飛船結構設計、貨物裝載合理性，為在軌損傷修複和結構優化設計提供幫助。
2、網絡交換技術。首次利用在地面通信中已經十分成熟的網絡交換技術，在突破了分路彙聚技術、網絡芯片的單粒子防護技術、網絡協議的航天工程化應用等多項技術難點後，成功構建了一個标準化的、高速的、大容量的開放性網絡平台。
3、相測量子系統。首次利用北鬥導航星座的相對測量子系統的擴展性和通用性更高、定位更連續穩定，不僅确保了與“客戶”天宮二号首次交會對接的自主可控，安全性大大提高；新增的整秒脈沖輸出功能，為全船的相關設備提供了高精度的時間基準，确保了統一步調、貨物準時送達 。
技術突破
1、天舟一号首次在軌實施了飛行器間推進劑補加，天宮二号圓滿實施了中國首次推進劑在軌補加，并開展了多次推進劑補加試驗，為中國空間站組裝建造和長期運營掃清在能源供給問題上的最後障礙。
2、首次以天基測控體制為主實施飛行控制，将原本在地面或海上的測量系統“搬”到了天上，實現了對航天器在軌飛行的關鍵事件的全程跟蹤，有效降低了人力物力财力等成本。
3、首次大規模使用了七大類國産新研核心元器件，加速實現了元器件的自主可控，将未來空間站建設的關鍵命脈牢牢握在手中。
4、首次開展全自主快速交會對接試驗，極大提升了工程建設的安全水平和空間站的整體效能。
5、首次搭載了多項空間應用與技術試驗載荷，所搭載的幾十台載荷設備在軌表現良好，在軌開展十餘項載荷試驗。
6、首次實施主動離軌受控隕落，既避免自身成為太空垃圾，又避開離軌過程中的不可控因素，為打造潔淨、安全的太空環境作出貢獻 。
太空實驗
1、微重力對細胞增殖和分化影響研究。主要研究微重力環境對幹細胞增殖分化、生殖細胞分化及骨組織細胞結構功能的影響。
2、兩相系統實驗平台關鍵技術研究。開展微重力條件下流體的蒸發和冷凝實驗研究，認識微重力環境下具有質量交換流體界面動力學複雜特征與相變傳熱特殊規律，為中國空間站兩相系統實驗櫃和流體科學實驗載荷研發奠定技術基礎。
3、非牛頓引力實驗檢驗的關鍵技術驗證。将在軌測試高精度靜電懸浮加速度計的工作性能，獲得的在軌試驗結果将會對我國“衛星重力測量”“空間引力波探測”等空間計劃提供重要的技術支撐。
4、主動隔振關鍵技術。項目在軌進行六自由度磁懸浮主動隔振關鍵技術驗證；同時為非牛頓引力實驗檢驗關鍵技術驗證裝置提供高于飛行器平台1至2個數量級的微重力環境；該實驗在中國國内屬首次，力圖為空間站高微重力實驗平台的研制奠定技術基礎 。
文化特色
“天舟一号貨運飛船發射取得圓滿成功”
為慶祝天舟一号于2017年4月20日發射取得圓滿成功，中國郵政集團公司濟南市分公司在第一時間推出紀念郵戳一枚，供社會用郵和收藏；該紀念郵戳呈橢圓形，圖案為天舟一号貨運飛船發射升空的瞬間倩影，标題為“天舟一号貨運飛船發射取得圓滿成功”，并注有飛船發射升空的時間和地點 。
任務意義
天舟一号貨運飛船與天宮二号空間實驗室成功完成首次推進劑在軌補加試驗，标志天舟一号飛行任務取得圓滿成功，突破和掌握推進劑在軌補加技術，填補了中國航天領域的空白，實現了空間推進領域的一次重大技術跨越，為中國空間站組裝建造和長期運營掃清了能源供給上的障礙，使中國成為世界上第三個獨立掌握這一關鍵技術的國家 。
