在“天宮一號”目標飛行器升空一個月之後，“神舟八號”飛船於2011年11月1日發射升空，進入預定軌道。
天宮一號目標飛行器經過兩次變軌後進入高度約350公里的近圓軌道，並在神舟八號飛船發射前進入高度約343公里的對接軌道，等待與飛船交會對接。
空間交會對接是建立空間站最基本最關鍵的技術，其原理是利用軌道控制技術，讓兩個航天器在同一時間到達太空同一位置，然後透過專門的對接機構將其連為一個整體。空間交會對接根據航天員介入的程度和智慧控制水平，分為手控、遙控和自主三種方式，分別用於交會過程中的不同階段。
此次交會對接過程分為準備段、交會段、對接段、組合體飛行段和撤離段。神舟八號在地面測控系統引導下，經過5次變軌，到達距離天宮一號後下方約52公里處，此後，切換到自主控制方式，依靠微波雷達、鐳射雷達、ccd光學成像敏感器導航，逐步靠近目標飛行器。
對接段從對接機構接觸開始，包括捕獲、緩衝、拉近、鎖緊4個過程，最終實現兩個航天器的剛性連線，形成組合體。組合體飛行兩週左右，擇機進行第二次交會對接試驗。之後兩個飛行器再次分離，神舟八號返回艙返回地面，天宮一號變軌至高度約370公里的自主飛行軌道，轉入長期執行管理，等待未來與神舟九號、神舟十號交會對接。
設想一下，天宮一號和神舟八號，兩個七八噸重的飛行器，在茫茫太空中以比子彈還快數倍的速度飛行，要完成無縫對接，難度空前，天宮一號與神舟八號交會對接，好比百米之外“穿針引線”。
對接中，神舟八號追蹤天宮一號，最後接近時兩個飛行器的相對速度不能超過每秒0.2米，橫向偏差不能超過18厘米。對接時，神舟八號透過12把鎖緊緊鎖定天宮一號，使得對接面完全密封，對接艙門才能順利開啟。
天宮一號和神舟八號都是在太空中高速執行，其時速可達公里，交會過程中，如果軌道測量或計算稍有偏差，就可能失之毫釐，差之千里。
神舟八號飛船在自主導航和控制的系統下，逐步接近天宮一號。對接過程中，神舟八號與天宮一號進行了多次精確的操作，包括對接環推出、對接準備完成、對接環接觸等步驟，最終在2011年11月3日完成了剛性連線，形成了組合體。
隨著“天宮一號”和“神舟八號”對接成功，成就曠世神作“天神之吻”。
神舟八號是中國首次進行交會對接的航天飛行任務，標誌著中國載人航天技術的重要突破。此次對接試驗採用了無人自動交會對接模式，驗證了空間交會對接技術的可行性和可靠性。
神舟八號與天宮一號的對接成功，不僅實現了中國空間技術的重大跨越，還為中國後續的空間站建設奠定了重要基礎，是中國載人航天事業發展歷程中的重要里程碑。
完成對接後，神舟八號飛船與天宮一號飛行器組合體繼續在太空中執行。
飛行在茫茫太空中的“天宮一號”向著太陽的一面溫度會高到100c以上，而背陰的那一面又會冷到-200c以下，為此科學家在“天宮一號”的外表面塗上一層銀白色的塗料。
不僅如此，星箭特種玻璃公司為“天宮一號”配套的兩項特種玻璃在環境惡劣的外太空起到了決定性作用。
空間用抗輻照玻璃蓋片可以有效保護“天宮一號”目標飛行器的太陽能電池方陣，確保太陽能電池不受太空中各種高能粒子和有害射線的撞擊，堪稱太陽能電池板的”護身鎧甲”。
oSR二次反射鏡，作為光學太陽反射鏡，它是航天領域極為關鍵的星用熱控器件。它的特性堪稱卓越，具有極低的太陽光吸收率和極高的紅外輻射率，這種獨特的