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  以下時間使用UTC+8。

  神舟五號於北京時間(UTC +8)2003年10月15日9時在中國內蒙古自治區阿拉善盟的酒泉航天發射中心用長征二號F型運載火箭發射,9時10分進入離地面343千米的預定軌道。  中共中央總書記胡錦濤在現場觀看了飛船的發射。神舟五號的發射過程的保密性介於美國與前蘇聯之間。中國並沒有像美國首次發射時那樣開放民眾到現場觀看,也沒有現場直播,但也要比前蘇聯更開放,在發射前幾天公共媒體就開始進行報導,並在發射成功後幾分鐘就插播新聞。  據楊利偉在2010年出版的自傳《天地九重》中回憶,神舟五號的發射並非完美,發生了一些險情。書中披露,長征二號F火箭發射後,地面指揮中心的技術人員發現監控畫面中的楊利偉沒有動靜,好像是失去了知覺,因而推測楊利偉可能出現了意外,生死未卜。楊利偉在2016年10月接受中國中央電視臺科教頻道採訪時再次證實這一點,他表示當火箭發射到約30-40公里高度時,火箭和飛船突然出現了10赫茲以下的低頻共振,並且疊加了6G的過載,超過正常理論值。震動劇烈,人體難以忍受。此情況在地面訓練時從未遇到,而當時楊利偉也以為自己將要犧牲。整個過程持續了26秒,但最後有驚無險。此後的神舟飛船改進了工藝,問題已經得到解決。

  9時34分楊利偉向地面表示“感覺良好”。17時32分,飛船在進行第六圈飛行時,楊利偉與國防部長曹剛川進行第一次“天地對話”。18時40分,中國航天員楊利偉在太空展示中國國旗和聯合國旗,並向地球發出問候。19時59分,楊利偉與家人通話。

  神舟五號在完成了14圈繞地球的飛行後,返回艙於2003年10月16日6時23分在內蒙古四子王旗主著陸場成功著陸,離預定著陸地中心點僅差4.8公里。軌道艙繼續繞地球執行半年左右。

  有關人士表示,此次神舟五號載人飛行直接消耗在10億元人民幣以內,自1992年載人航天工程啟動以來總共使用了大約180億元人民幣。
神舟五號,簡稱“神五”,是中國載人航天工程發射的第五艘飛船,也是中華人民共和國發射的第一艘載人航天飛船。飛船搭載航天員楊利偉於北京時間2003年10月15日在酒泉衛星發射中心發射,次日返回,降落於四子王旗著陸場。它的成功發射與返回標誌著中國成為世界上第三個把人送入太空的國家,而且與東方紅一號相同,中國的首次飛行比起其他國家,過程可以說是一次完整的太空飛行(蘇聯返回時使用跳傘、美國雖使用了太空艙返回,發射高度也沒有能環繞地球軌道)。神舟五號返回艙現藏於中國國家博物館。