2020年3月，从航天科技集团五院了解到，疫情期间，神舟十二号载人飞船首次实现了与航天员中心的远程测试。据介绍，团队仅用一周时间便打通了从航天员中心到AIT大厅的多个网络传输环节，减少人员交流的同时保证了任务正常进行，大大方便了疫情期间的工作。神舟十二号载人飞船团队还加强自动化测试模式应用，用机器代替人工判读，减少了现场三分之一的人员配置。
2021年1月29日报道，神舟十二号和神舟十三号飞船以及用于发射的长征二号F运载火箭正在进行总装测试，将于2021年执行两次载人航天飞行任务。
2021年4月15日，据中国载人航天工程办公室消息，执行神舟十二号载人航天飞行任务的载人飞船及长征二号F遥十二运载火箭完成出厂前所有研制工作，已分批安全运抵酒泉卫星发射中心，开展发射场区总装和测试工作。
2021年5月18日，据中国载人航天工程办公室主任郝淳介绍，神舟十二号载人飞船将于6月份实施飞行任务。
2021年5月30日报道，神舟十二号飞行乘组已转入强化训练阶段，正全力备战即将到来的太空之旅。据了解，3名航天员将在轨驻留3个月，开展舱外维修维护、设备更换、科学应用载荷等一系列操作。杨利伟首先对神舟十二号飞行乘组的组成情况进行了介绍。
2021年6月9日，神舟十二号载人飞船与长征二号F遥十二运载火箭组合体已转运至发射区。发射场设施设备状态良好，后续将按计划开展发射前的各项功能检查、联合测试等工作。
2021年6月16日，从神舟十二号载人飞行任务新闻发布会获悉：天和核心舱与天舟二号组合体状态稳定，各项设备工作正常，具备交会对接与航天员进驻条件。执行神舟十二号飞行任务的各系统已完成综合演练，航天员飞行乘组状态良好，发射前各项准备已基本就绪。
北京时间2021年6月17日清晨，神舟十二号载人飞行任务航天员乘组出征仪式，在酒泉卫星发射中心问天阁广场举行。6时32分，中国载人航天工程总指挥、空间站阶段飞行任务总指挥部总指挥长李尚福下达命令，聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员领命出征，即将开启为期3个月的飞行任务，并将成为中国载人航天进入空间站阶段后的首批太空访客。
北京时间2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。此后，神舟十二号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。
北京时间2021年6月17日15时54分，据中国载人航天工程办公室消息，神舟十二号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置，采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱（船）组合体，整个交会对接过程历时约6.5小时。这是天和核心舱发射入轨后，首次与载人飞船进行的交会对接。按任务实施计划，3名航天员随后将从神舟十二号载人飞船进入天和核心舱。
北京时间2021年6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。后续，航天员乘组将按计划开展相关工作。
2021年6月16日，从神舟十二号载人飞行任务新闻发布会获悉，神舟十二号载人飞行任务是空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务，也是空间站阶段首次载人飞行任务，任务有以下主要目的：在轨验证航天员长期驻留、再生生保、空间物资补给、出舱活动、舱外操作、在轨维修等空间站建造和运营关键技术，首次检验东风着陆场的航天员搜索救援能力；开展多领域的空间应用及试（实）验；综合评估考核工程各系统执行空间站任务的功能和性能，进一步考核各系统间的匹配性和协调性，为后续任务积累经验。按计划，神舟十二号飞船入轨后，将采用自主快速交会对接模式对接于天和核心舱的前向端口，与天和核心舱、天舟二号货运飞船形成组合体。航天员进驻核心舱，执行天地同步作息制度进行工作生活，驻留约3个月后，搭乘飞船返回舱返回东风着陆场。
2021年6月16日，中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍，根据神舟十二号载人飞行任务总体安排，三名航天员在轨期间将主要完成四个方面的工作，计划开展两次出舱活动及舱外作业。这四项主要任务，
一是要开展核心舱组合体的日常管理，包括天和核心舱在轨测试、再生生保系统验证、机械臂测试与操作训练，以及物资与废弃物管理等；
二是要开展两次出舱活动及舱外作业，包括舱外服在轨转移、组装、测试，开展舱外工具箱的组装、全景摄像机抬升和扩展泵组的安装等工作；
三是要开展空间科学实验和技术试验。进行空间应用任务实验设备的组装和测试，按程序开展空间应用、航天医学领域等实（试）验，以及有关科普教育活动；
四是要进行航天员自身的健康管理。按计划开展日常的生活照料、身体锻炼，定期监测、维持与评估自身健康状态。
2021年6月16日，中国载人航天工程办公室主任助理季启明介绍，作为中国空间站阶段的首次载人飞行，神舟十二号载人飞行任务承上启下，十分关键。总体来看，神舟十二号载人飞行任务有四大特点，将为后续空间站建造及应用发展奠定坚实基础，积累宝贵经验。
一是将进一步验证载人天地往返运输系统的功能性能。改进后的长征二号F遥十二火箭提高了可靠性和安全性；神舟十二号载人飞船新增了自主快速交会对接、径向交会对接和180天在轨停靠能力，改进了返回技术、进一步提高落点精度，还将首次启用载人飞船应急救援任务模式。
二是将全面验证航天员长期驻留保障技术。通过神舟十二号航天员乘组在轨工作生活3个月，考核验证再生生保、空间站物资补给、航天员健康管理等航天员长期太空飞行的各项保障技术。
三是将在轨验证航天员与机械臂共同完成出舱活动及舱外操作的能力。航天员将在机械臂的支持下，首次开展较长时间的出舱活动，进行舱外的设备安装、维修维护等操作作业。
四是将首次检验东风着陆场的搜索回收能力。着陆场从内蒙古四子王旗调整到东风着陆场，首次开启着陆场系统常态化应急待命搜救模式。
首次实施载人飞船自主快速交会对接
由航天科技集团五院抓总研制的神舟十二号载人飞船将首次实施载人自主快速交会对接，在空间站不断调整姿态的配合下，神舟十二号载人飞船最快能实现发射后6.5小时与空间站对接。
首次绕飞空间站，并与空间站径向交会
在此次任务中，神舟十二号载人飞船的交会能力得到加强，具有更复杂的交会对接飞行模式，具备与空间站进行前向、后向、径向对接口对接和分离的功能，并将在本次任务中首次开展绕飞和径向交会对接试验。
首次实现长期在轨停靠
神舟十二号载人飞船将实现，在轨停靠3个月。为适应空间站复杂构型和姿态带来的复杂外热流条件，神舟团队对返回舱、推进发动机和贮箱等热控方案，船站并网供电方案进行了专项设计，使飞船具备了供电、热环境保障的适应性配套条件。
首次具备从不同高度轨道返回东风着陆场的能力
在神舟十二号之前，载人飞船都从固定的轨道返回地球。空间站任务中，空间站为了节省推进剂的消耗，轨道位置会随着不同时间节点而进行相应的调整，以满足长期停靠的要求。
首次具备天地结合多重保证的应急救援能力
“载人航天，人命关天”始终是神舟团队心中至高无上的信条，为了保证天上、地上都具有保护航天员生命，在紧急条件下接回航天员的能力，神舟团队开创了天地结合的应急救援任务模式，即携带两艘飞船进场，由一艘船作为发射船的备份，将成为遇到突发情况时航天员的生命救援之舟。
首次出舱活动
2021年7月4日，神舟十二号航天员进行中国空间站首次出舱活动。按计划，在神舟十二号任务期间，航天员会开展两次出舱活动及舱外作业。
2021年7月4日，神舟十二号航天员乘组圆满完成空间站阶段首次出舱活动全部既定任务，已安全返回空间站天和核心舱。
2021年8月16日，航天员与地面进行了出舱程序演练，进行了机械臂的在轨操作，进一步熟悉固化了出舱程序。
2021年8月17日消息，神舟十二号航天员乘组将于近日择机执行第二次出舱活动。
第二次出舱活动
2021年8月20日，三名航天员再次执行出舱任务。聂海胜、刘伯明出舱作业，汤洪波留在舱内执行指挥与协作任务。出舱任务主要有三项：安装舱外的热控扩展泵组、抬升舱外全景摄像机D、以及组装舱外工具箱。8月20日8时38分，航天员聂海胜成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门，截至10时12分，航天员聂海胜、航天员刘伯明身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服，已先后从天和核心舱节点舱成功出舱，并已完成在机械臂上安装脚限位器和舱外工作台等工作。航天员聂海胜、航天员刘伯明已安全返回天和核心舱，比原计划提前了约一小时。空间站阶段航天员第二次出舱活动取得圆满成功。
此次出舱活动，天地间大力协同、舱内外密切配合，先后完成了舱外扩展泵组安装、全景相机D抬升等任务，全过程顺利圆满，进一步检验了我国新一代舱外航天服的功能性能，检验了航天员与机械臂协同工作的能力及出舱活动相关支持设备的可靠性与安全性。
撤离空间站组合体
北京时间2021年9月16日8时56分，神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱成功实施分离。截至目前，神舟十二号航天员乘组已在空间站组合体工作生活了90天，刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录。
神十二返回舱在东风着陆场安全降落
2021年9月17日13时30分许，神舟十二号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，安全降落在东风着陆场预定区域。这是神舟飞船首次在东风着陆场着陆。
神舟十二号载人飞船返回舱开舱仪式
2021年9月27日下午，神舟十二号载人飞船返回舱开舱仪式在京举行。载人航天工程部分参研单位、物品搭载单位代表，共同见证搭载物品出舱。
2021年6月16日，经空间站阶段飞行任务总指挥部研究决定，瞄准北京时间6月17日9时22分发射神舟十二号载人飞船，飞行乘组由航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波组成，聂海胜担任指令长，备份航天员为翟志刚、王亚平、叶光富。6月16日上午，3名航天员将在酒泉卫星发射中心问天阁与中外媒体记者集体见面，并回答记者提问。6月23日上午，习近平总书记来到北京航天飞行控制中心，于9时30分左右同神舟十二号航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波天地通话。8月16日，航天员与地面进行了出舱程序演练，进行了机械臂的在轨操作，进一步熟悉固化了出舱程序。8月17日，据中国载人航天工程办公室消息，神舟十二号航天员乘组于近日择机执行第二次出舱活动。2021年8月20日，三名航天员再次执行出舱任务。聂海胜、刘伯明出舱作业，汤洪波留在舱内执行指挥与协作任务。出舱任务主要有三项：安装舱外的热控扩展泵组、抬升舱外全景摄像机D、以及组装舱外工具箱。北京时间2021年8月20日14时33分，经过约6小时的出舱活动，神舟十二号航天员乘组密切协同，圆满完成此次出舱活动期间全部既定任务，航天员聂海胜、航天员刘伯明已安全返回天和核心舱，比原计划提前了约1小时，空间站阶段第二次航天员出舱活动取得圆满成功。
2021年6月15日，在神舟十二号载人飞行任务实施之际，中国载人航天工程办公室正式发布本次飞行任务标识。
神舟十二飞船主要方案继承二期神舟系列飞船设计，为推进舱、返回舱、轨道舱三舱结构，总长度约9米，总重量约8吨。在轨为三舱飞行，返回前轨道舱、推进舱依次分离，返回舱单舱返回地面，着陆以降落伞减速为主，着陆缓冲发动机配合确保着陆安全。
飞船自身的设备及零部件也在不断进行升级换代，产品的技术成熟度、质量与可靠性也随之提高，飞船的智能化水平也在不断提升。
飞船能够自主故障诊断隔离，通过船上的设备能够自动进行识别故障，自动处置故障，使平台在运行过程中的可靠性安全性提高。
如果神舟飞船在与空间站天和核心舱自动对接过程中，如果发生相对位置、相对姿态的测量控制设备故障，导致不能进行自动对接时，神舟飞船可转由航天员手动控制飞船完成对接。在停靠空间站期间，如果空间站发生严重威胁航天员生命的事故，神舟飞船具备随时紧急撤离空间站，安全返回地球的能力。
神舟十二号飞船经历上升、入轨交会飞行后，将与已经和天舟货运船形成组合体的空间站核心舱对接，航天员进入空间站组合体，执行空间站建造阶段第一次任务。后续，待航天员本次飞行任务完成，航天员返回飞船，飞船撤离空间站，执行返回和着陆飞行，将航天员安全带回地面。
首次执行空间站航天员往返运输任务，神舟十二号飞船自然有些特别之处。首先是空间交会和返回技术的升级，本次任务将采用快速交会技术，在空间站核心舱的配合下，由飞船控制计算机自主计算和执行轨道控制，发射后约6.5小时完成与核心舱的对接，航天员即可以进入空间站开始太空生活和工作，大约与从北京乘坐高铁到长沙的时间相当，可以大大减少地面飞行控制人员的工作量和工作时间。同时，对返回过程控制算法进行改进，使航天员返回过程和着陆落点位置控制更可靠。
其次，面对以往卡脖子的芯片，神舟十二号飞船进行了多项国产化芯片应用改进，元器件和原材料全面实现自主可控，飞船使用的控制计算机、数据管理计算机完全使用国产CPU芯片。而且随着中国北斗系统全球组网完成，北斗导航终端也引入飞船设计中，导航计算、返回搜救落点报告等都采用了北斗系统定位数据。依托中国中继卫星系统，测控由地基测控为主全面转为天基测控为主，地面站船测控为辅，减少对测站、测量船的需求，既扩大了测控覆盖率，又节约了任务成本。
神舟十二号的运载火箭长征二号F遥十二运载火箭在此前基础上，共进行了109项技术状态更改，将长征二号F运载火箭的可靠性从指标要求的0.97提升到0.9894，再次刷新了自身纪录。
载人航天工程空间站工程阶段飞行任务总指挥部决定，2021年9月17日神舟十二号飞船返回地球。2021年9月17日，神舟十二号载人飞船返回舱主降落伞打开，下降速度减缓，神舟十二号返回舱搭载三名航天员即将返回地面。
2021年9月17日，神舟十二号载人飞船三名航天员聂海胜、刘伯明 、汤洪波顺利返回地球，神舟十二号载人飞行任务取得圆满成功！
2021年11月6日，据中国载人航天工程办公室消息，执行我国空间站阶段首次载人飞行任务的神舟十二号航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波已完成隔离恢复，目前正在休息地疗养恢复。
神舟十二号乘组返回后，航天员科研训练中心针对任务飞行时间长和航天员自身特点，量身定制恢复计划，3名航天员完成身体重力再适应，各项生理指标恢复达到预期目标。同时，3名航天员还接受了失重防护锻炼措施效果评估测试，参加了在轨试/实验项目返回后对照实验等活动，飞行任务各项实施计划目标圆满完成。
2021年8月21日，神舟十二号三名航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波，9月3日将在空间站与香港青少年进行实时“天地对话”，并带领香港市民参观空间站的天和核心舱，回答征集到的香港市民问题。
2021年8月22日，央视记者在航天员中心通过天地对话的方式，独家采访了神舟十二号航天员乘组，他们分享了自己执行任务的情况。
2021年8月，中国载人航天工程办公室官方发布神舟十二号航天员在轨拍摄的高清大图。其中，聂海胜在太空拍下北京夜景。
2021年12月7日下午，中国航天员科研训练中心在北京航天城举行神舟十二号航天员乘组与记者见面会，这是神舟十二号乘组返回后，首次与媒体和公众正式见面。
2021年11月23日，中共中央、国务院、中央军委决定：给聂海胜颁发“一级航天功勋奖章”、给刘伯明颁发“二级航天功勋奖章”、授予汤洪波“英雄航天员”荣誉称号并颁发“三级航天功勋奖章”。
2022年2月28日，中国空间站天和核心舱成功发射，神舟十二号、十三号载人飞船成功发射并与天和核心舱成功完成对接，入选2021年度中国科学十大进展。
2021年6月17日，神舟十二号飞行乘组航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波出征太空，之后圆满完成为期3个月的飞行任务。这是我国空间站任务首次载人飞行任务，具有重要的里程碑意义。
