เทียนกง-1 เดิมมีกำหนดปล่อยขึ้นสู่อวกาศในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2554 และถูกส่งไปยังศูนย์ส่งดาวเทียมจิ่วเฉฺวียน เมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม และผ่านการทดสอบส่งเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม[33] อย่างไรก็ดี หลังการปล่อยจรวดลองมาร์ช 2ซี ล้มเหลวในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2554 ทำให้การปล่อยสถานีอวกาศดังกล่าวต้องเลื่อนออกไป หลังการสืบสวนสาเหตุความล้มเหลวของการปล่อยครั้งนั้น[7][34] ได้มีการกำหนดใหม่ให้ปล่อยเทียนกง-1 ในปลายเดือนกันยายน พ.ศ. 2554[35] ส่วนหนึ่งเพื่อให้เกิดพร้อมกับวันชาติจีน ซึ่งตรงกับวันที่ 1 ตุลาคม[36]

เมื่อวันที่ 20 กันยายน พาหนะอวกาศถูกนำออกไปประจำฐานปล่อยที่ 1 แห่งจุดปล่อยใต้ที่จิ่วเฉฺวียน ในการเตรียมความพยายามปล่อยอีกครั้ง[37] การปล่อยมีขึ้นเมื่อเวลา 13:16 UTC ของวันที่ 29 กันยายน พ.ศ. 2554 ประสบความสำเร็จด้วยดี และนำเทียนกง-1 ขึ้นสู่วงโคจรระดับต่ำของโลก[33] โทรทัศน์จีนแพร่ภาพการปล่อยคลอไปกับเพลงทำนองปลุกใจรักชาติของสหรัฐ America the Beautiful ซึ่งเหตุผลที่เลือกเพลงดังกล่าวนั้นไม่มีคำอธิบายออกมา[38]