在随后的日子里，第二艘飞船“神舟二号”于2001年1月10日发射升空，飞行7天后安全返回。这艘飞船的性能比“神舟一号”更加先进，设备安装也更加充分，成功进行了多项科学实验。紧接着，“神舟三号”于2002年3月25日发射，搭载了模拟人体代谢和生理信号的设备，能够在太空环境中定量模拟航天员的生命活动参数。飞船在太空留轨运行180多天，成功进行了一系列空间科学实验。2002年12月30日，“神舟四号”飞船发射，这是中国载人航天工程的最后一次预演。尽管发射场遭遇了有史以来罕见的严寒，但飞船最终成功发射，创造了低温发射的新纪录。2003年10月15日，杨利伟乘坐“神舟五号”飞船成功升空，成为中国第一位进入太空的航天员。飞船在太空中飞行21小时后安全返回，标志着中国结束了没有中国人足迹的历史。