Start vom Jiuquan Satelliten Startzentrum; Landung in der Wüste Gobi in der zentralen Inneren Mongolei (nahe der Siedlung Hongger, 60 km nördlich der Stadt Wulanha, der Hauptstadt von Siziwang Banner in der Amugulang-Steppe).

Shenzhou VI war der zweite bemannte Raumflug Chinas. Die Mannschaft führte mehrere wissenschaftliche Experimente durch. So wurden der menschliche Herzmuskel und die Knochenzellen untersucht, digitale Fotos von der Erdoberfläche gemacht, aber auch Modifikationen am Raumschiff getestet. Außerdem wurden erstmals Video-Aufnahmen aus einem chinesischen Raumschiff zur Erde gesandt.

Alle geplanten Experimente und Notfallübungen wurden wie vorgesehen durchgeführt. Die interne Tür des Raumschiffs wurde geöffnet und wieder geschlossen, die Taikonauten wechselten zwischen dem Orbitalmodul und dem Rückkehrmodul, erprobten ihre Raumanzüge und testeten das System zur Extrahierung des Kondenswassers. Während der Übungen wurden Extremereignisse simuliert, um die Auswirkungen der Reaktionen auf das Raumschiff zu überprüfen. Die Resultate ergaben, dass Shenzhou VI während aller angenommen Störfälle seine Funktionstüchtigkeit beibehielt. Die Körperfunktionen beider Taikonauten zeigten Normalwerte, die Systeme des Raumschiffs bestanden alle Tests und funktionierten ohne Probleme.

Am vierten Missionstag wurde eine Reihe von orbitalen und ergonomischen Experimenten durchgeführt, durch die man Daten für die Weltraumwissenschaften gewann. Eine der Hauptaufgaben war die Durchführung von wissenschaftlichen Tests im Orbitalmodul und im Rückkehrmodul. Während der weiteren Tage führten die Taikonauten Modifikationen an den Weltraumanzügen durch, um sie später für verschiedene Zwecke nutzen zu können. Ergänzt wurden sie durch ergonomische Tests der Ausrüstung. Mittels des Wechsels zwischen dem Orbital- und dem Rückkehrmodul und dem Schließen der Türen des Rückkehrmoduls untersuchten die Raumfahrer die Veränderungen des Zustands in den jeweiligen Modulen, die Auswirkungen und Gesetzmäßigkeiten von Bewegungen der Astronauten und die psychologischen Auswirkungen und Schemata. Alle Bewegungen der Astronauten und die relevanten Erschütterungen wurden aufgezeichnet, um mit Hilfe dieser Daten später die Flugbahn des Raumschiffs korrigieren zu können. Die Taikonauten führten Tests im Bereich der Zellforschung und des räumlichen Vorstellungsvermögens beim Menschen durch. Diese dienten zu weiteren Untersuchungen der Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den Menschen und zur Entwicklung von Methoden, diese zu verhindern oder abzuschwächen.

Shenzhou VI bestand aus einem Rückkehrmodul und einem Orbitalmodul. Während das Rückkehrmodul nach Ende der eigentlichen Mission nach fünf Tagen wieder auf die Erde zurückkehrte, blieb das Orbitalmodul weiter in der Umlaufbahn, um weitere Tests und Experimente durchzuführen. Die Ergebnisse sollen in die Entwicklung und in das Design der geplanten chinesischen Raumstation einfließen, die zwischen 2009 und 2012 errichtet werden soll.

Das Orbitalmodul verblieb in der Umlaufbahn. Das Kontrollzentrum zündete um den 20. Oktober 2005 die Triebwerke des Raumschiffes zweimal, so dass eine Höhe von maximal 355 Kilometern erreicht wurde. Im Laufe der nächsten Monate wurden mehrere ferngesteuerte Experimente durchgeführt. Am 15. April 2006 wurde diese Phase beendet. Das Modul befindet sich immer noch in der Erdumlaufbahn, bis es in einigen Jahren in der Erdatmosphäre verglühen wird.