A legénység három űrhajósának feladata az egy modulból álló Tienkung–1 (Mennyei Palota) űrállomás megközelítése, kézi és automata vezérléssel történő dokkolás végrehajtása, valamint tudományos kísérletek elvégzése volt. A Sencsou–9-et június 16-án a Csiucsüan Űrközpontból egy Hosszú Menetelés 2F hordozórakéta segítségével állították Föld körüli pályára. A küldetés parancsnoka Csing Haj-peng vadászpilóta volt, aki 1998 óta készült az űrutazásra társával, a szintén vadászpilóta Liu Vanggal együtt.

Vang szintén a Sencsou–9 legénységének tagja volt. Velük utazott az űrállomáson folyó tudományos programért felelő Liu Jang is, aki egyben Kína első női űrhajósa. A tudományos kísérletek orvosbiológiai vizsgálatokat jelentettek. Az űrhajósok lepkéket (pillangópetét és -bábokat) vittek magukkal a súlytalanság szervezetükre és fejlődésükre gyakorolt hatásainak vizsgálata céljából. Az űrhajósok megfigyelésével orvosi adatokat is nyertek: a mozgást, a tájékozódást, a táplálkozást, az anyagcsere folyamatait vizsgálták, nyomon követték a vázizomrendszerben és a vérkeringésben bekövetkező változásokat, de pszichológiai kutatás részeként az esetleges hangulatváltozást is igyekeztek feljegyezni.

A Tienkung–1 űrállomáshoz a tervek szerint még egy legénység utazik: 2013-ban a Sencsou–10 kapcsolódik hozzá. Ezt követően azonban a Tienkung–1 is befejezi küldetését, s a következő években pályára állítják az elődjénél valamivel nagyobb méretű Tienkung–2 űrállomást. A húszas évek elején megkezdik a Tienkung–3, az első kínai modulűrállomás megépítését is. Mire a Tienkung–3 elkészül, várhatóan befejezi működését a Nemzetközi Űrállomás. A kínai emberes űrprogram két távlati célja az állandó kínai jelenlét biztosítása a világűrben, továbbá az emberes holdra szállás végrehajtása.