天舟系列货运飞船的主要作用是为中国空间站在轨运行期间提供补给支持，天舟三号是其中一员。北京时间2021年9月20日，长征七号遥四运载火箭搭载天舟三号货运飞船，在海南文昌航天发射场成功发射。天舟三号装载了航天员生活物资、舱外航天服、出舱消耗品、空间站平台物资以及部分载荷和推进剂等，与天和核心舱及天舟二号组合体完成交会对接后，转入三舱（船）组合体飞行状态。天舟三号是中国空间站关键技术验证及建造阶段的第五次飞行任务。按照任务规划，天舟三号货运飞船装载了航天员生活物资、舱外航天服及出舱消耗品、空间站平台物资、部分载荷和推进剂等，与空间站组合体完成交会对接后，转入组合体飞行段，为空间站在轨建造后续飞行任务奠定基础。北京时间2021年10月16日，神舟十三号载人飞船发射取得圆满成功。天和核心舱和天舟二号、天舟三号组合体已进入对接轨道，状态良好，满足与神舟十三号交会对接的任务要求和航天员进驻条件。2022年4月20日，天舟三号货运飞船完成绕飞和前向交会对接。2022年7月17日10时59分，天舟三号撤离空间站组合体，将择机再入大气层。