根據報道，4月20日19時41分，搭載著天舟壹號貨運飛船的長征七號遙二運載火箭，在我國文昌航天發射場點火發射，約596秒後，飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，發射取得圓滿成功。
報道稱，這是天舟貨運飛船和長征七號運載火箭組成的空間站貨物運輸系統的首次飛行試驗。飛船入軌後，將按預定程序與在軌運行的天宮二號先後進行自動交會對接、自主快速交會對接等3次交會對接，3次推進劑在軌補加以及空間應用和航天技術等領域的多項實（試）驗。
其間，天舟壹號與天宮二號組合體在軌飛行約2個月，天舟壹號獨立飛行約3個月。完成既定任務後，天舟壹號將受控離軌，隕落至預定安全海域；天宮二號留軌繼續開展拓展試驗和應用。
長征七號遙二運載火箭與之前執行首飛任務的長征七號遙壹運載火箭技術狀態基本壹致，為滿足發射貨運飛船要求，進行了部分技術狀態更改，進壹步提高了安全性與可靠性。這是長征系列運載火箭的第247次飛行。