9月12日23時58分，天舟一號貨運飛船順利完成了與天宮二號空間實驗室的自主快速交會對接試驗。這是中國載人航天工程空間實驗室飛行任務圓滿成功后組織實施的系列拓展試驗項目之一，旨在驗證貨運飛船的快速交會對接能力，進一步發揮任務的綜合效益，為中國空間站工程后續研制建設奠定更加堅實的技術基礎。

　　試驗開始前，地面科技人員對天舟一號先后實施了4次軌道控制，保證天舟一號與天宮二號快速交會試驗的初始軌道條件，完成了相關試驗準備。

　　9月12日17時24分，地面判發指令，控制天舟一號轉入自主快速交會對接模式，分遠距離自主導引和近距離自主控制兩個階段實施。在遠距離自主導引段，天舟一號自主導引至遠距離導引終點；在近距離自主控制段，天舟一號在天宮二號的配合下，利用交會對接相關導航設備，完成與天宮二號交會。之后，天舟一號與天宮二號對接機構接觸，完成對接試驗，整個過程歷時約6.5小時。

　　后續，天舟一號還將視情開展第三次、也是離軌前最后一次推進劑在軌補加試驗。