2012年6月16日，酒泉卫星发射中心，神舟九号航天员出征仪式举行。航天员景海鹏、刘旺、刘洋。
2012年6月16日18时37分，在酒泉卫星发射中心，长征二号F遥九运载火箭腾空而起，托举着神舟九号飞船飞向太空。
这是长征火箭的第165次发射，也是神舟飞船的第四次载人飞行。
神舟九号飞船的任务，是与天宫一号目标飞行器进行中国首次载人空间交会对接。中国人民解放军航天员大队航天员景海鹏、刘旺和刘洋组成飞行乘组，执行本次任务，他们将代表中国人第一次入住“天宫”。
神舟九号在轨飞行12天15小时，与天宫一号完成两次交会对接试验，分别是中国航天史上的第一次载人交会对接和第一次空间手控交会对接。
对接成功口令：神舟九号天宫一号对接机构锁紧，天宫一号正常启控，组合体姿态控制正常，航天员乘组状态良好，手控交会对接正常完成。
三位宇航员中的景海鹏曾乘坐神舟七号访问太空，有过环绕地球45圈的经历。神九任务完成后，他成为当时“中国飞得最远的人”。当年34岁的刘洋是中国第一位飞上太空的女航天员，在这次任务中主要负责空间医学实验的管理。
刘洋：缺失任何一种性别都是不完美的，也是不可能的。在探索宇宙的队伍当中，我想也应该是这样的。缺失了女性一定也是不完美的，也是不会特别持续的。
在太空工作之余，刘洋还用红绳编了个中国结，藏在天宫一号的舱壁夹层中，成为留给神舟十号航天员的“神秘礼物”。和中国结放在一起的还有三张“福”字小卡片，在卡片背面，神舟九号的三名航天员分别写下他们对神舟十号乘组的祝福。
2012年6月29日上午，神舟九号飞船返回舱冲破大气层，在内蒙古草原安全着陆。在圆满完成任务后的一次采访中，当被问及对下一次任务的期待时，刘洋说：我想去中国自己的空间站。
刘洋：别人问我，下一次你想干什么，我说我特别想上中国自己的空间站，我想去体验一下，在中国自己建造的空中大别墅工作生活是什么样的一种体会和感受。