與以往神舟飛船相比，神舟十號是中國載人天地往返運輸系統的首次應用性飛行。按照預定程序，神舟十號飛船將先后與天宮一號進行一次自動交會對接和一次航天員手控交會對接。組合體飛行期間，航天員進駐天宮一號，并開展航天醫學實驗、技術試驗及太空授課活動。

中科院空間應用工程與技術中心是載人航天工程空間應用系統組織實施單位，在此次任務中主要負責組織空間科學與應用研究中心空間環境預報分系統收集并綜合分析國內外空間環境探測數據，并在此基礎上發布遠期、中期、近期的太陽活動、空間輻射、地磁指數、大氣參數等預報和空間環境效應預報，在出現危急情況時發布警報，提出有針對性的空間環境預測、飛行關鍵事件時機選擇建議、災害性事件規避和影響減緩等措施建議，為神舟十號飛船的發射、在軌飛行、交會對接以及航天員太空駐留提供了空間環境安全保障。

由中科院西安光學精密機械研究所研制、安裝于長征-2F運載火箭及神舟十號運輸飛船的箭載、船載監測攝像裝置，成功獲取了神舟十號飛船發射過程中助推器分離、一二級火箭分離、整流罩分離、星箭分離和推進艙外圖像。在此后的交會對接試驗中，船載器載攝像裝置還將拍攝神十與天宮對接實時畫面及航天員艙內工作精彩畫面。

航天員手動控制神九飛船與天宮一號交會對接，主要依靠的是TV攝像機、靶標、綜合電子顯示屏和兩個特殊的“手柄”。由中科院長春光學精密機械與物理研究所研制的安裝于神舟十號飛船上的TV攝像機和安裝在天宮一號上的靶標，組成了手控交會對接的瞄準測量系統，成為航天員實施“太空穿針”絕技的“眼睛”，將在神十與天宮的交會對接試驗任務中發揮至關重要的作用。

由中科院光電技術研究所研制的激光雷達系統，在首次載人空間交會對接中擔負了為天宮和神九提供相對位置信息和雙方運動狀態數據的重任。依靠它，神舟九號成為一條“智能飛船”，精確地發現天宮一號，并自我引導完成兩個飛行器精準的“太空擁吻”。在此次任務中，激光雷達系統將繼續承擔此項重任。

從“東方紅一號”到“風云”、“資源”等系列衛星，再到“神舟”飛船，我國航天器的“有機外衣”都出自中科院上海有機化學研究所。這種銀灰色的飛船“衣料”，由高分子黏接劑加無機填料制成。有著耐熱、抗輻射、調節溫度的多種功能，確保了船體和宇航員的安全。

中科院上海技術物理研究所、長春應用化學研究所、金屬研究所、測量與地球物理研究所、大連化物所等單位，還分別承擔了交會對接照明燈、空間醫學特殊材料、神舟飛船姿控發動機溫控元器件、星載GPS高動態實時定位系統、載人航天器肼分解姿態控制發動機肼分解催化劑等研制任務。