2002年3月25日發射升空，4月1日返回，耗時6天零18個小時。
“神舟”三號飛船搭載了“模擬人”，模擬航太員呼吸和血液循環系統中的心律等多种太空生活的重要生理活動參數，為未來航太員進入太空提供可靠的數據。飛船改進和完善了包括傘系統在內的一系列與航太員安全性相關的措施和功能。
實驗：“神舟”三號搭載物有雞蛋空間孵化箱、天曲母菌，還有4個細胞樣品，其中有兩個樣品可産生抗天花粉蛋白抗體和抗衣原體類性病的抗體——這些研究成果將有利於進行生物藥物研發，包括治療艾滋病藥物。
| 發射時間：2002年3月25日22時15分 |
| 發射火箭：新型長征二號F捆綁式火箭，這次發射是長征系列運載火箭第66次飛行，自1996年10月以來，我國運載火箭發射已經連續24次獲得成功。 |
| 飛船進入軌道所需飛行時間：火箭點火升空10分鐘後，飛船成功進入預定軌道 |
| 返回時間：2002年4月1日 |
| 發射地點：酒泉衛星發射中心 |
| 著陸地點：內蒙古自治區中部地區 |
| 飛行時間/圈數：6天零18小時/108圈 |
| 搭載物品：處於休眠狀態的烏雞蛋；進行空間試驗的有效載荷公用設備十項，四十四件之多，包括：卷雲探測儀、中解析度成像光譜儀、地球輻射收支儀、太陽紫外線光譜監視儀器、太陽常數監測器、大氣密度探測器、大氣成分探測器、飛船軌道艙窗口組件、細胞生物反應器、多任務位空間晶體生長爐、空間蛋白質結晶裝置、固體徑跡探測器、微重力測量儀、有效載荷公用設備。據介紹，微重力測量儀、返回艙有效載荷公用設備是第三次參加飛船試驗；空間蛋白質結晶裝置、多任務位空間晶體生長爐和軌道艙有效載荷公用設備是第二次參加飛船試驗；其餘設備均是首次在太空作試驗。 |
| 試驗項目：“神舟”三號是一艘正樣無人飛船，飛船技術狀態與載人狀態完全一致。這次發射試驗，運載火箭、飛船和測控發射系統進一步完善，提高了載人航太的安全性和可靠性。飛船上裝有人體代謝模擬裝置、擬人生理信號設備以及形體假人，能夠定量模擬航太員在太空中的重要生理活動參數。這次發射，逃逸救生系統也進行了工作。這個系統是在應急情況下確保航太員安全的主要措施。飛船擬人載荷提供的生理信號和代謝指標正常，驗證了與載人航太直接相關的座艙內環境控制和生命保障系統。 | |