北京时间2002年12月30日0时40分，中国自行研制的“神舟”四号无人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空并成功进入预定轨道。这是中国载人航天工程的第四次飞行试验。这次发射成功，标志着中国向实现载人飞行又迈出了重要一步。
30日凌晨，载人航天发射场星空灿烂。高100多米的飞船发射塔旁，矗立着长征二号F捆绑式大推力运载火箭，火箭的顶部托举着“神舟”四号飞船。0时40神舟四号飞船分，震天巨响中，火箭腾空而起，疾速飞向太空，火箭尾部喷射出的长长烈焰，在夜幕长空划下一道绚丽的彩虹。十几分钟后，飞船成功进入预定轨道。
中国于1999年11月20日首次成功发射“神舟”号飞船。按照研制计划，要发射若干艘无人飞船，然后实施载人飞行。这次发射的“神舟”四号飞船是整个研制计划中一次重要的飞行试验。飞船将在太空完成预定试验任务后返回地面。
“神舟”四号飞船由中国航天科技集团公司所属的中国空间技术研究院和上海航天技术研究院为主研制；长征二号F火箭由中国航天科技集团公司所属的中国运载火箭技术研究院研制。中国科学院、信息产业部等部门的有关单位，研制了用于空间科学实验与应用研究的船载仪器和地面测控设备。
载人航天应用系统全系统参加试验，飞船在太空自主飞行和留轨飞行期间将进行多模态微波遥感器对地探测、综合精密定轨试验、生物大分子和细胞的空间分离纯化实验、微重力流体物理实验等空间科学技术研究项目。航天员系统和飞船环境控制与生命保障分系统也全面参加试验。此前，预备航天员已进入飞船进行了实际体验。
这次试验还按照正式载人飞行的要求，设立了若干陆上应急救生区和海上应急救生区，救护人员到位并进行了有关演练。飞船在轨飞行期间，在北京航天指挥控制中心的统一调度下，有关测控站和“远望号”远洋航天测量船，将对飞船进行持续跟踪、测量和控制。
发射“神舟”四号飞船，是长征系列运载火箭的第69次飞行，也是自1996年10月以来，我国航天发射连续第27次获得成功。飞船发射场——酒泉卫星发射中心，建有完善的发射测量、控制、通信、指挥系统和适应航天员需要的设备设施，以及备份着陆场和应急救生医疗中心。
“神舟”四号飞船按预定计划在太空飞行了6天零18小时，环绕地球108圈。飞船在轨运行期间，广大参试人员在江主席贺电的鼓舞下，团结协作，精心测控，努力确保飞船安全飞行和回收成功。北京航天指挥控制中心统一调度分布在三大洋的四艘“远望”号航天测量船及各有关地面测控站，对飞船进行了持续跟踪、测量与控制。飞船在太空成功地实施了太阳能帆板展开、轨道机动、姿态确定等数百个动作，成功实施变轨，并进行了两次轨道维持。
2003年1月5日晚上，当“神舟”四号飞船环绕地球运行107圈飞临南大西洋海域上空时，在那里待命的“远望三号”航天测量船向其发出了返回命令。飞船随即建立返回姿态，返回舱与轨道舱分离，制动发动机点火，开始从太空向地球表面返回。飞船进入距地面80公里的大气层后，以每秒约8公里的高速飞行，与大气层剧烈摩擦，返回舱表面产生等离子层，形成电磁屏蔽，与地面暂时中断了联系。飞船刚飞出“黑障区”，担负飞船回收任务的西安卫星测控中心着陆场站及时发现了目标。之后，按照预定的程序，飞船平稳地在内蒙古中部飞船着陆场场区内着陆，搜救人员对飞船返回舱进行了回收。
“神舟”四号是我国载人航天工程第三艘正样无人飞船，除没有载人外，技术状态与载人飞船完全一致。在这次飞行中，载人航天应用系统、航天员系统、飞船环境控制与生命保障分系统全面参加了试验，先后在太空进行了对地观测、材料科学、生命科学试验及空间天文和空间环境探测等研究项目；预备航天员在发射前也进入飞船进行了实际体验。飞船在轨飞行期间，船上各种仪器设备性能稳定，工作正常，取得了大量宝贵的飞行试验数据和科学资料。
