试验开始前，地面科技人员对天舟一号先后实施了4次轨道控制，保证天舟一号与天宫二号快速交会试验的初始轨道条件，完成了相关试验准备。
9月12日17时24分，地面发出指令，控制天舟一号转入自主快速交会对接模式，分远距离自主导引和近距离自主控制两个阶段实施。
在远距离自主导引段，天舟一号自主导引至远距离导引终点；
在近距离自主控制段，天舟一号在天宫二号的配合下，利用交会对接相关导航设备，完成与天宫二号交会；
之后，天舟一号与天宫二号对接机构接触，完成对接试验，整个过程历时约6.5小时。
后续，天舟一号还将视情开展第三次、也是离轨前最后一次推进剂在轨补加试验。
