ดาวเทียมธีออส ขึ้นสู่อวกาศ วันพุธที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2551 เวลาในประเทศไทย 13:37:16 น. หรือ 6:37:16 น. ตามเวลามาตรฐานสากล (UTC)

โดยจรวดนำส่ง เนปเปอร์ (Dnepr) ของบริษัท ISC Kosmotras ประเทศยูเครน จากฐานส่งจรวดเมืองยาสนี (Yasny) ประเทศรัสเซีย

เหตุการณ์การส่งดาวเทียมไม่สามารถถ่ายทอดสดได้ เนื่องจากฐานส่งจรวดที่เมืองยาสนีเป็นเขตทหาร จึงเป็นการรายงานสดทางโทรศัพท์มายังสถานีควบคุมและรับสัญญาณดาวเทียมธีออส อ.ศรีราชา จ.ชลบุรี จรวดถูกยิงสู่ท้องฟ้าจากไซโลด้วยแรงขับเคลื่อนของจรวดท่อนที่ 1 ไปทางทิศใต้ตามแนวขั้วโลกมีมุมเอียงไปทางตะวันตก 8.9 องศา จรวดท่อนที่ 1 ขับเคลื่อนจากพื้นดินเป็นเวลา 110 วินาทีขึ้นไปที่ระดับสูง 60 กิโลเมตร แล้วแยกตัวออกและตกลงสู่พื้นโลกที่ประเทศคาซัคสถาน ต่อจากนั้นจรวดท่อนที่ 2 ขับเคลื่อนและนำดาวเทียมขึ้นต่อไปอีกเป็นเวลา 180 วินาที ได้ระดับความสูง 300 กิโลเมตร หรือเมื่อผ่านไป 290 วินาทีจาก Lift-off แล้วจรวดท่อนที่ 2 แยกตัวและตกลงในมหาสมุทรอินเดีย จรวดส่วนสุดท้ายพร้อมดาวเทียม เคลื่อนต่อไปตามวิถีการส่งจนถึงระดับความสูง 690 กิโลเมตร ดาวเทียมแยกตัวออกมาโคจรเป็นอิสระจากจรวดส่วนสุดท้าย ที่เวลาในประเทศไทย 15:09 น. สถานีควบคุมและรับสัญญาณดาวเทียมที่เมืองคิรูนา (Kiruna) ประเทศสวีเดน จะเป็นสถานีแรกที่ติดต่อกับดาวเทียมได้ (First Contact) ต่อจากนั้นดาวเทียมโคจรผ่านประเทศไทยครั้งแรก เวลา 21:16 น. ซึ่งสถานีควบคุมและรับสัญญาณดาวเทียมธีออส อ.ศรีราชา เริ่มปฏิบัติการควบคุมการโคจรดาวเทียมและตรวจสอบการทำงานต่างๆ เพื่อให้ดาวเทียม THEOS มีความสมบูรณ์พร้อมใช้งาน อันเป็นงานและภารกิจหลักในการให้บริการข้อมูลดาวเทียมแก่หน่วยงานทั้งในและต่างประเทศ