“神舟”二號首次在飛船上進行了微重力環境下的空間生命科學、空間材料、空間天文和物理等領域的實驗，其中包括：進行半導體光電子材料、氧化物晶體、金屬合金等多種材料的晶體生長；進行蛋白質和其他生物大分子的空間晶體生長；開展植物、動物、水生生物、微生物及離體細胞和細胞組織的空間環境效應實驗等。

飛船在軌運行期間，各種儀器設備性能穩定，工作正常，取得了大量寶貴的數據。與“神舟”一號試驗飛船相比，“神舟”二號飛船的系統結構有了新的擴展，技術性能有了新的提高，飛船技術狀態與載人飛船基本一致。

實驗：進行了包括曾被廣泛關注的細胞“太空婚禮”——動物細胞和植物細胞兩項空間細胞融合試驗，為空間制藥和培育生物新品種探索新的方法。其他搭載物還包括蔬菜、花卉種子和樹苗等，如專為西部開發和北京周邊綠化而搭載的楊樹苗和紅豆杉苗。