北京時間2002年12月30日0時40分，中國自行研製的「神舟」四號無人飛船在酒泉衛星發射中心發射升空並成功進入預定軌道。這是中國載人航天工程的第四次飛行試驗。這次發射成功，標誌著中國向實現載人飛行又邁出了重要一步。
30日凌晨，載人航天發射場星空燦爛。高100多米的飛船發射塔旁，矗立著長征二號F捆綁式大推力運載火箭，火箭的頂部托舉著「神舟」四號飛船。0時40神舟四號飛船分，震天巨響中，火箭騰空而起，疾速飛向太空，火箭尾部噴射出的長長烈焰，在夜幕長空划下一道絢麗的彩虹。十幾分鐘後，飛船成功進入預定軌道。
中國於1999年11月20日首次成功發射「神舟」號飛船。按照研製計劃，要發射若干艘無人飛船，然後實施載人飛行。這次發射的「神舟」四號飛船是整個研製計劃中一次重要的飛行試驗。飛船將在太空完成預定試驗任務後返回地面。
「神舟」四號飛船由中國航天科技集團公司所屬的中國空間技術研究院和上海航天技術研究院為主研製；長征二號F火箭由中國航天科技集團公司所屬的中國運載火箭技術研究院研製。中國科學院、信息產業部等部門的有關單位，研製了用於空間科學實驗與應用研究的船載儀器和地面測控設備。
載人航天應用系統全系統參加試驗，飛船在太空自主飛行和留軌飛行期間將進行多模態微波遙感器對地探測、綜合精密定軌試驗、生物大分子和細胞的空間分離純化實驗、微重力流體物理實驗等空間科學技術研究項目。航天員系統和飛船環境控制與生命保障分系統也全面參加試驗。此前，預備航天員已進入飛船進行了實際體驗。
這次試驗還按照正式載人飛行的要求，設立了若干陸上應急救生區和海上應急救生區，救護人員到位並進行了有關演練。飛船在軌飛行期間，在北京航天指揮控制中心的統一調度下，有關測控站和「遠望號」遠洋航天測量船，將對飛船進行持續跟蹤、測量和控制。
發射「神舟」四號飛船，是長征系列運載火箭的第69次飛行，也是自1996年10月以來，我國航天發射連續第27次獲得成功。飛船發射場——酒泉衛星發射中心，建有完善的發射測量、控制、通信、指揮系統和適應航天員需要的設備設施，以及備份著陸場和應急救生醫療中心。
「神舟」四號飛船按預定計劃在太空飛行了6天零18小時，環繞地球108圈。飛船在軌運行期間，廣大參試人員在江主席賀電的鼓舞下，團結協作，精心測控，努力確保飛船安全飛行和回收成功。北京航天指揮控制中心統一調度分布在三大洋的四艘「遠望」號航天測量船及各有關地面測控站，對飛船進行了持續跟蹤、測量與控制。飛船在太空成功地實施了太陽能帆板展開、軌道機動、姿態確定等數百個動作，成功實施變軌，並進行了兩次軌道維持。
2003年1月5日晚上，當「神舟」四號飛船環繞地球運行107圈飛臨南大西洋海域上空時，在那裡待命的「遠望三號」航天測量船向其發出了返回命令。飛船隨即建立返回姿態，返回艙與軌道艙分離，制動發動機點火，開始從太空向地球表面返回。飛船進入距地面80公里的大氣層後，以每秒約8公里的高速飛行，與大氣層劇烈摩擦，返回艙表面產生等離子層，形成電磁屏蔽，與地面暫時中斷了聯繫。飛船剛飛出「黑障區」，擔負飛船回收任務的西安衛星測控中心著陸場站及時發現了目標。之後，按照預定的程序，飛船平穩地在內蒙古中部飛船著陸場場區內著陸，搜救人員對飛船返回艙進行了回收。
「神舟」四號是我國載人航天工程第三艘正樣無人飛船，除沒有載人外，技術狀態與載人飛船完全一致。在這次飛行中，載人航天應用系統、航天員系統、飛船環境控制與生命保障分系統全面參加了試驗，先後在太空進行了對地觀測、材料科學、生命科學試驗及空間天文和空間環境探測等研究項目；預備航天員在發射前也進入飛船進行了實際體驗。飛船在軌飛行期間，船上各種儀器設備性能穩定，工作正常，取得了大量寶貴的飛行試驗數據和科學資料。
