26 сентября 2014 года начальник канцелярии Программы пилотируемой космонавтики Китая Ван Чжаояо в интервью агентству Синьхуа сообщил, что орбитальный модуль «Тяньгун-2» будет запущен в 2016 году. По его словам, строительство орбитальной лаборатории находится на ключевом этапе. Запуск модуля планируется произвести с нового космодрома в провинции Хайнань (Южный Китай). Кроме того, он также сообщил, что после вывода на орбиту к нему совершат полеты пилотируемый корабль «Шэньчжоу-11» и грузовой корабль «Тяньчжоу-1». Главная цель данного этапа, отметил он, - овладение такими ключевыми для космической станции технологиями, как среднесрочное пребывание космонавтов на КС, работа регенеративных систем жизнеобеспечения, осуществление снабжения КС грузовым кораблем.
12 января 2015 года заместитель главного конструктора пилотируемых космических программ Китая Ван Чжунгуй (Wang Zhonggui) в интервью Oriental Outlook сообщил, что в 2016 году будут запущены «Тяньгун-2» и «Шэньчжоу-XI», в 2017 году – грузовой корабль «Тяньчжоу-1».
5 марта 2015 года. Депутат Всекитайского собрания народных представителей (ВСНП), главный конструктор программы китайских пилотируемых космических кораблей Чжан Байнань сообщил, что космическая лаборатория «Тяньгун-2» и космический корабль «Шэньчжоу-11» будут запущены в 2016 году.
24 июля 2015 года. Главный конструктор пилотируемой космической программы Китая Чжоу Цзяньпин (周建平) подтвердил, что орбитальная лаборатория «Тяньгун-2» и космический корабль «Шэньчжоу-11» будут запущены в 2016 года с помощью ракеты-носителя CZ-2F.
7 января 2016 года в информационном сообщении агентства China Space News, размещенном на сайте Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники (China Aerospace Science and Technology Corporation - CASC) подтверждены планы запуска орбитальной лаборатории «Тяньгун-2» в 2016 году.
28 февраля 2016 года в информационном сообщении агентства Xinhua было сообщено о планах запуска орбитальной лаборатории «Тяньгун-2» в 3-м квартале 2016 года.
1 марта 2016 года в статье в издании sohu.com со ссылкой на главного конструктора «Тяньгун-2» Чжу Цунпэна (朱枞鹏) сообщено, что на лаборатории «Тяньгун-2» будет установлен дистанционный манипулятор.
8 апреля 2016 года в статье на сайте China News Service (CNS) со ссылкой на заместителя директора пекинского ЦУПа Ли Цзянь (李剑) сообщено о планах запуска лаборатории «Тяньгун-2» в сентябре 2016 года.
26 июня 2016 года представитель программы пилотируемых космических полетов КНР У Пин сообщила, что запуск второй китайской орбитальной лаборатории «Тяньгун-2» состоится в середине сентября 2016 года.
9 июля 2016 года. По сообщению агентства Синьхуа со ссылкой на инженерно-технический отдел программы пилотируемых космических пролетов КНР (CMSEO) китайская орбитальная лаборатория «Тяньгун-2» доставлена из Пекина по железной дороге на стартовую площадку космодрома Цзюцюань в провинции Ганьсу. На стартовой площадке космодрома будут проводиться различные финальные тесты модуля и окончательный монтаж систем модуля перед запуском.
6 августа 2016 года на космодром Цзюцюань прибыли ракеты-носители «Чанчжэн-2F» (CZ-2F), предназначенные для запуска лаборатории «Тяньгун-2» и корабля «Шэньчжоу-XI».
10 августа 2016 года. На космодроме Цзюцюань продолжается подготовка лаборатории «Тяньгун-2» к запуску «Тяньгун-2». Прошла сборка всех элементов модуля, завершилась сборка и испытания системы электропитания. Идут испытания системы бортовых измерений и управления.
9 сентября 2016 года. Специалисты завершили вывоз и установку на стартовой площадке космодрома Цзюцюань ракеты-носителя «Чанчжэн-2F» с орбитальной лабораторией «Тяньгун-2», сообщает РИА Новости со ссылкой на официальную информацию Канцелярии Программы пилотируемых космических полетов КНР. Согласно сообщению, утром 9 сентября специалисты завершили проверку технической зоны пуска. Также завершена подготовка ракеты-носителя «Чанчжэн-2F», которая доставит модуль на орбиту. Пуск запланирован в промежутке между 15 и 20 сентября.
12 сентября 2016 года. Китайские специалисты успешно провели предполетные испытания орбитальной лаборатории «Тяньгун-2» и ракеты-носителя «Чанчжэн-2F». В ходе испытания имитировались последние три часа предстартового отсчета и выведение на орбиту, которое занимает около 600 секунд. По словам инженеров, тестирование прошло без проблем.
13 сентября 2016 года заместитель руководителя Канцелярии Китайской программы пилотируемых космических полетов У Пин сообщила, что запуск второй китайской орбитальной лаборатории «Тяньгун-2» состоится 15 сентября в 22:04 пекинского времени (14:04 UTC, 17:04 мск) с космодрома Цзюцюань. По ее словам, инженеры уже начали заправку ракеты-носителя «Чанчжэн-2F» (CZ-2F), которая доставит лабораторию на орбиту.
Запуск лаборатории «Тяньгун-2» (天宫二号) был произведен 15 сентября 2016 года
в 14:04:12 UTC (22:04:12 по пекинскому времени, 17:04:12 мск) с пусковой установки №921 площадки №43 космодрома Цзюцюань с помощью
модернизированной РН «Великий поход-2F» (CZ-2F, «Чанчжэн-2F», 長征二號F) №T2.
В 14:13:48 UTC (22:13:48 по пекинскому времени, 17:13:48 мск) орбитальный модуль отделился от последней ступени носителя и вышел на орбиту с параметрами: