神舟十号将是一次旨在为天宫一号提供载人天地往返运输服务的应用性飞行，乘组很可能仍然由两名男航天员和一名女航天员组成。根据初步计划，他们将在太空飞行１５天，与天宫一号目标飞行器进行无人和载人交会对接，进入天宫实验舱进行科学实验，并开展科普讲课等天地互动项目。
作为我国载人航天工程第二步第一阶段的“收官之作”，神舟十号肩负四大任务：为天宫一号在轨运行提供人员、物资天地往返运输服务；进一步考核组合体保障航天员工作生活的能力；进一步考核航天员对空间环境的适应能力并在空间进行科学实验；进一步考核工程各系统的适应性功能。这次飞行的完成，将意味着按照“三步走”战略推进的中国载人航天工程顺利转入空间实验室和空间站建设阶段。
我国已掌握空间交会对接技术，神舟十号飞船为什么还将再次与目标飞行器进行交会对接？“一次成功不等于成熟，神舟十号绝不是神舟九号的重复。”牛红光表示，与美国、俄罗斯等实施过上百次空间交会对接的国家相比，我国仅仅进行了４次交会对接，对技术突破的考核还有不全面的地方，需要进一步验证。同时，神舟十号还将对空间实验室和空间站的其他关键技术进行试验验证，从而为后续任务创造条件。
