神九發射包括幾項特色，最受矚目的就是大陸首位女太空人劉洋的升空，其次還包括採取手動與天宮一號對接、在白天發射且停留太空時間最長，同時航太醫學技術等方面也可望有所突破。
神九還將進行多項實驗，例如搭載水，食物、推進劑和試驗設備、搭載緊急逃生船，並進行太空人健康監測技術、失重生理效應、環境醫學與太空作業能力等多重太空醫學實驗研究。
大陸科學家將這次神九任務歸納出3大難題：太空人進行手動交會對接；在軌道長時間飛行對太空人身體、心理、操作技能的考驗；大陸女太空人首次升空帶來的變化及相關保障措施。
其中為了配合女太空人劉洋的進駐，太空船內部空間陳設有了特殊考慮，例如設立私密空間，換裝、衛生處理、睡眠等問題，都經過良好的保護。其它如藥物的準備等，都考慮到女太空人的生理特點。
神九進入預定軌道後，預計從17日凌晨起展開多次變軌控制，讓神九到達離天宮一號後下方約52公里處，在18日11時左右轉入自主控制飛行，與天宮一號實施交會對接。
天宮一號是重8.5噸的大陸首個太空實驗室，壽命2年，但並非是真正的太空站，而是大陸未來發展太空站所需的實驗平台，為將來的永久太空站做準備。它在2011年9月29日送入太空，並在2011年11月3日、14日與神舟八號兩度完成無人自動對接。
中國大陸載人航太工程分為3步驟：1是太空人上天；2是多人多天飛行，太空人出艙後，進行太空船與太空艙的交會對接，並發射短期有人照料的太空實驗室；3是建立永久的太空站。