天龍號於廿二日發射升空並進入環繞地球軌道，廿四日飛近到距離ＩＳＳ只有二．四公里的地方。在進行一連串測試，且測試結果獲得美國航太總署（ＮＡＳＡ）認可後，天龍號即準備展開此次任務的最高潮：與ＩＳＳ靠接。
靠接動作分兩個階段進行，第一階段為ＩＳＳ上的太空人利用長十七．七公尺的加拿大製機械手臂抓住天龍號。台灣時間廿五日廿一時五十六分，美國太空人佩提特成功完成這項任務。他告訴休斯頓ＮＡＳＡ任務控制中心：「看樣子我們抓住龍的尾巴了。」
太空人接下來藉由操作機械手臂，小心翼翼引導天龍號朝這座價值一千億美元的太空站接近。此時天龍號和太空站皆以超過二萬八千公里時速繞行地球，稍有閃失，即可能造成災難。天龍號緩慢前進，最終停泊在太空站的「和諧號」太空艙，完成靠接。天龍號隨後將展開卸貨，卸下五百廿一公斤補給品，而後裝載太空站清出的六百六十公斤物資。天龍號預計卅一日離開太空站返回地球，若順利，將落入南加州海岸外的太平洋。
美國於二○一一年結束其太空梭任務後，即失去對ＩＳＳ運補的能力，只能靠俄羅斯、日本和歐洲太空船幫忙送貨。民營的天龍號出現，算是替美國挽回一些顏面。
總部設在加州的SpaceX公司希望天龍號能在三年內將太空人送上太空站。目前有能力載運太空人上ＩＳＳ的只剩下俄羅斯，連美國太空人也必須搭乘俄羅斯的「聯合號」太空船前往太空站。SpaceX是第一家發射太空船的民營業者，ＮＡＳＡ希望該公司和其他民營太空業者能取代退役的太空梭船隊，肩負起太空運補乃至搭載太空人的任務。