長征二號F運載火箭按照時間表在北京時間23時08分（莫斯科時間18時08分）發射。
乘組包括三名航天員：費俊龍指令長、鄧清明、張陸。
對於費俊龍來說，這次飛行是他職業生涯中的第二次飛行——2005年，他作為神舟六號載人飛船的指令長，在太空度過了4天又20個小時。神舟十五號飛行任務是中國空間站建造階段的最後一棒，也是空間站應用與發展階段的第一棒。
神舟十五號載人飛船到站後，將進行歷史上首次人員在軌交接。神舟十四號乘組航天員將在完成6個月的任務後返回地球，而神舟十五號乘組航天員將留在空間站工作到明年五月。