2003年10月15日5时20分，航天员出征仪式在航天员公寓问天阁举行。中共中央总书记、国家主席、中央军委副主席胡锦涛等领导同志在此地亲切会见了首飞梯队的3名航天员。执行首飞任务的航天员杨利伟表示，要聚精会神地做好每一个动作，决不辜负祖国和人民的期望。
10月15日5时30分，身着银灰色太空服的我国首位航天员杨利伟向中国载人航天工程总指挥李继耐报告，请示出征。此前，中国首次载人航天飞行航天员梯队公开亮相。他们是：杨利伟、翟志刚、聂海胜。在接受新华社记者采访时，杨利伟表示有信心完成首次载人航天飞行任务。
10月15日6时15分，进入飞船返回舱的杨利伟坐到了用合成材料特制的座椅上。此时按计划离火箭升空还有2小时45分钟。起飞前，杨利伟在舱内进行各项准备，完成100多个动作。地面指挥控制中心屏幕显示，杨利伟生理参数正常。
10月15日8时50分，胡锦涛、黄菊、吴官正等领导同志来到试验指挥楼平台，现场观看飞船发射。与此同时，吴邦国、温家宝、贾庆林、曾庆红、李长春、罗干等领导同志在北京航天指挥控制中心观看飞船发射实况。
10月15日9时整，火箭在震天憾地的轰鸣中腾空而起，急速飞向太空。
10月15日9时10分左右，飞船进入预定轨道。从这一刻起，杨利伟成了浩瀚太空迎来的第一位中国访客。
10月15日9时31分许，停泊在南太平洋的“远望”二号测量船捕获飞船信息。“神舟”五号飞船的舱内图像清晰地显示在北京航天指控中心的大屏幕上，杨利伟在与医学监督医生通话时显得相当沉稳，他说：“我感觉良好！”
10月15日9时42分，载人航天工程总指挥李继耐宣布：“飞船已进入预定轨道，发射取得成功。”指挥控制大厅内顿时一片欢腾。在热烈的掌声中，胡锦涛发表了重要讲话。他指出，实施载人航天工程，是以江泽民同志为核心的党的第三代中央领导集体作出的重大战略决策。十多年来，在党中央、中央军委的领导下，经过广大科技人员和解放军指战员的不懈奋斗，我国载人航天事业取得了举世瞩目的成就，谱写了中华民族自强不息的壮丽诗篇。
10月15日10时许，在“神舟”五号飞船进行环绕地球第一圈飞行时，地面指挥人员报告舱内环境正常后，杨利伟得到指令，打开面罩，拿着书和笔，当他松开手时，笔在太空失重环境下立即飘浮起来。
10月15日10时31分，“神舟”五号飞船进入喀什测控站检测区域，在接到地面指令后，杨利伟摘下手套，并解开系在膝盖下方的束缚带。在北京航天指挥控制中心的大屏幕上可以看到，杨利伟的动作非常轻松熟练。
10月15日10时40分左右，飞船开始绕地球飞行第二圈，通过飞船传回的图像可看到，杨利伟由卧姿改为坐姿，并通过圆形舷窗向外观测。
10月15日11时过后，杨利伟开始在太空中进餐。他一边看书，一边用捏挤包装袋的方式享用这顿不同寻常的午餐。据悉，杨利伟的食谱颇具中国特色，包括八宝饭、鱼香肉丝、宫爆鸡丁和用中药及滋补品制成的饮料等。
10月15日12时左右，杨利伟开始他在外太空的第一次休息。画面显示，仰面躺卧的杨利伟表情沉静，在环绕地球飞行的飞船中，他的这次酣眠持续了约3个小时。
10月15日15时52分，北京航天指挥控制中心向杨利伟了解了飞船工作状况和他的身体状况。航天员向地面报告：航天服气密性良好，飞船工作正常。
10月15日15时54分，飞船变轨程序启动，指挥控制大厅右侧大屏幕三维动画实时显示，飞船尾部喷出桔黄色的火焰，加速飞行。很快，飞船又进入平稳的飞行状态。整个过程中，航天员杨利伟始终神情镇定。南太平洋上的“远望”二号测量船向北京传来数据，表明变轨圆满成功。
10月15日17时26分，中共中央政治局委员、中央军委副主席、国务委员兼国防部长曹刚川在北京航天指控中心与正在太空飞行的航天员杨利伟进行实时通话。曹刚川说：“祖国和人民期待着你凯旋。”杨利伟浑厚的男中音清晰地回响在指挥大厅中：“请首长放心，我一定努力工作，把后续工作完成好，向祖国和人民交一份满意的答卷。”
10月15日18时40分许，“神舟”五号飞船运行到第七圈，杨利伟在太空中展示中国国旗和联合国旗。他在距地面343公里的太空中说：向世界各国人民问好，向在太空中工作的同行们问好，感谢全国人民的关怀。
