國家電視台現場直播了發射過程，在中國最南端的海南島，載著該實驗艙的一枚火箭轟鳴著沖入灰色雲層。發射指揮中心主任鄧洪欽在14分鐘後宣布，艙段已進入預定軌道。

名為「夢天」的實驗艙長17.88米，重23噸，在發射約13小時後與天宮太空站對接。該實驗艙攜帶各種實驗設備，包括高度精確的原子鐘以及用於實現人類有史以來最冷環境的設備。

太空站總設計師楊宏在4月的新聞發布會上表示，夢天實驗艙將配備貨物氣閘艙。他說，氣閘艙外將是一個可以安裝實驗設備的平台，在機械臂協助下進行實驗。該實驗艙將為太空站提供許多額外的實驗室設備，並為宇航員提供更多操作空間。

建成太空站是北京在太空探索方面追趕並最終超越美國的廣泛努力的最新一步，並為中國龐大且不斷發展的科學領域建立廣闊的知識基礎。

太空站的天和核心艙於去年進入太空。7月，中國又發射了問天實驗艙，與核心對接，這是兩個科學實驗艙中的第一個。一旦夢天實驗艙合體完成交會對接，太空站將實現「T」字基本構型。

夢天與前兩個艙段一樣，都是由長征五號B火箭發射的。這幾次發射引起了美國的批評，因為中國沒有展現出自己有能力控制火箭重達23噸、有10層樓高的芯級助推器，令其墜落在指定位置。

通常，類似的火箭在進入軌道後，其芯級在釋放運載物後會再次點火。這使它們在從軌道墜落時能夠瞄準無人居住的區域，例如海洋。但到目前為止，中國還沒有證明長征五號B可以做到這一點。

2020年長征五號B發射後，助推器重新進入西非上空。碎片對科特迪瓦的村莊造成破壞，但沒有人員受傷。去年長征五號B發射太空站天和核心艙時，助推器落入馬爾地夫附近的印度洋。

中國載人航天工程辦公室在一份網路聲明中表示，已對用於週一發射的長征五號B火箭進行了調整。但這些變化涉及將夢天艙段更準確地送入軌道，而不是引導助推器返回地球。

國家電視台稱，夢天實驗艙的設計使用壽命為10年。它的首批實驗之一將包括測試種子在暴露於微重力和太空輻射後如何生長。中國科學家還計劃用它來研究蜘蛛如何在微重力自由落體中結網，這項實驗在國際太空站上也進行過。