Start vom Jiuquan Satelliten Startzentrum; Landung 162 km nördlich von Hohhot in der Inneren Mongolei. Es war der dritte bemannte Raumflug Chinas.

Am zweiten Tag der Mission wurde mit einer zweiminütigen Zündung der Orbitaltriebwerke das Raumschiff aus dem leicht elliptischen Orbit in einen nahezu kreisförmigen gebracht. Nachdem die Taikonauten die Luke zum Orbitalteil geöffnet hatten, wurde dieses bestiegen und damit begonnen, die Raumanzüge zu entpacken, zu montieren und probeweise anzulegen. Da dies auf der Erde unter Schwerelosigkeit nicht trainiert werden konnte, wurde es so nachgeholt.

Zhai Zhigang unternahm am 27. September 2008 den ersten Weltraumspaziergang eines Chinesen (22m). Er trug dabei den in China erstellten Feitian-Raumanzug, der erstmals zum Einsatz kam. Ihm assistierte Liu Boming, der eine sogenannte Stand-up-EVA absolvierte, bei der nicht der gesamte Körper aus der Luke herausragt. Liu Boming trug dagegen einen russischen Orlan-Anzug. Während der EVA barg Zhai Zhigang ein kleines Experiment, das an der Außenhülle der Shenzhou-Kapsel angebracht war. Hierbei wurde das Orbitalteil des Raumschiffs als Schleuse verwendet. Der Ausstieg wurde von mehreren außenbords angebrachten Kameras übertragen. Es wurden außerdem Experimente und einfache Installationsarbeiten im schwerelosen Raum durchgeführt. Zunächst wurden die Raumanzüge bei geöffneten Luken innerhalb des Orbitalmoduls erprobt. Erst danach erfolgte der Ausstieg von Zhai Zhigang aus dem Raumschiff, wobei Liu Boming im Orbitalmodul verblieb, um bei eventuellen Problemen eingreifen zu können. Jing Haipeng verblieb im unter Druck stehenden Landemodul, um die Systeme und den Ausstieg selbst zu überwachen.

Zwei Stunden später setzte die Mannschaft einen kleinen Satelliten mit dem Namen "BanXing" aus. Der Satellit nahm mehr als 1.000 Fotos von Shenzhou-7 auf, die nach offiziellen Angaben gestochen scharf sein sollen. Bei dieser Mission wurden darüber hinaus neue Satelliten-Kommunikationstechniken erprobt. Zu den wissenschaftlichen Experimenten während der Mission gehörten biologische Versuche und Untersuchungen zum Kampf gegen Tumorerkrankungen.

Die Bremszündung erfolgte nach dem Abtrennen des Orbitalmoduls und des Servicemoduls. Danach tauchte das Landemodul in die dichteren Schichten der Erdatmosphäre ein. Das Raumschiff umgebende Plasma erreichte eine Temperatur von 2.000 °C. In etwa 10 Kilometern Höhe öffnete sich der Landefallschirm, um die Geschwindigkeit herabzusetzen. Kurz vor dem Aufsetzen wurden automatisch mehrere Feststofftriebwerke gezündet, welche die Aufsetzgeschwindigkeit auf wenige Meter pro Sekunde verringerten.