天舟为中国首款货运飞船，外形很像“天宫一号”。全长10.6米，最大直径3.35米，起飞质量约13吨，太阳帆板展开后最大宽度14.9米，由货物舱、推进舱两部分组成，其直径较大的前段为货物舱，用于放置航天员消耗品、实验载荷设备等物资；一次可载6.5吨物资与2吨推进剂，运载能力已经列入世界前列，直径较小、带帆板和天线的后段为推进舱，主要提供飞行动力，具备独立飞行3个月的能力。
按计划，2017年4月中下旬由长征七号遥二运载火箭发射升空。在发射入轨两天后，将与天宫二号完成首次交会对接，整个任务过程将达到半年左右，期间将进行多次分离与对接试验，以及推进剂在轨补加试验，同时测试货运飞船对组合体的控制能力。以及验证自主快速交会对接技术，以求实现技术目标：宇宙飞船在发射后6个小时内，直达空间站实现对接，这对于提高效率至关重要。在完成既定任务后，天舟一号将受控离轨，陨落至预定安全海域。
整个试验将突破和掌握推进剂在轨补加技术；为开展太空维修实验，建造空间站提前开展相关技术验证，这是中国空间站建设之前的最后一部分试验工作，其实就是验证工作，相关技术已算不上什么难关了。 现在真正头痛的其实是西方，航天技术为西方对中国技术封锁的重点之一，不要说技术合作都不愿意进行，连学术交流都相当困难，普通的展会不让中国人参观，最近美国都不敢给参与国际航天学术会议的中国专家发放签证。中国人有志气，不让参与，那么我们就自已搞，如今许多技术跻身世界前列，甚至在国际上都是领先的。