Etwas über ein Jahr verging nach dem weitgehend erfolgreichen Jungfernflug des ersten Prototypen des chinesischen Shenzhou Raumschiffs, bevor der nächste Erprobungsflug angesetzt wurde. Die Erfahrungen aus dem nicht ganz fehlerfreien Erstflug waren in die Weiterentwicklung des Raumschiffs eingeflossen, aber es gab auch eine Reihe von Systemen, die mit Shenzhou 2 ihre Premiere feierten. Diesmal stand vor allem das Lebenserhaltungssystem im Mittelpunkt der Erprobung. Daher zählten ein Hund, ein Affe und ein Kaninchen zu den „Passagieren“ des Raumschiffs. Insgesamt wurden 64 wissenschaftliche Nutzlasten installiert, davon 15 in der Landesektion, 12 im Orbitalmodul und 37 außenbords auf einer Palette am Bug von Shenzhou. Ein derart komplexes System hatte China bis dahin noch nicht für einen Raumflug vorbereitet. Als Starttermin für die zweite Shenzhou Mission war der 05.01.2001 festgesetzt worden, doch bei den letzten Vorbereitungen im Montagegebäude prallte am 31.12.2000 eine Wartungsplattform mit der zweiten Stufe der Rakete zusammen. Bis geklärt war, ob die entstandene Delle die Sicherheit beeinträchtigte, mußte der Start verschoben werden. Am 09.01.2001 um 17:00 UTC dann konnte die CZ-​2 F vom Raumfahrtgelände Jiuquan starten. Shenzhou 2 erreichte die vorgesehen exzentrische Umlaufbahn, die während des 14. Umlaufs am 10.01.2001 zirkularisiert wurde. Zwei weitere größere Bahnmanöver folgten im Laufe der Mission. Nach sieben Tagen im All, am 16.01.2001, wurde auf Kommando des im Südatlantik operierenden Bahnverfolgungsschiffes Yuanwang 3 die Landesequenz eingeleitet. Dabei traten kurzzeitig Probleme auf, als die aus dem Orbitalmodul entweichende Kabinenatmosphäre Shenzhou aus der Bahn warf. Als die Kabine entlüftet war, stabilisierte sich das Raumschiff aber sofort wieder. Der weitere Abstieg verlief entlang des vorausberechneten Korridors. Wenig später gab die chinesische Nachrichtenagentur Xinhua bekannt, daß Shenzhou 2 sicher am 16.01.2001 um 11:22 UTC in der mongolischen Steppe gelandet sei. Im Gegensatz zum vorangegangenen Flug wurden jedoch keine Fotos veröffentlicht, die die unversehrte Landung bestätigt hätten. Daher nehmen Experten an, daß die Landung keineswegs reibungslos verlaufen war. Scheinbar hatte der Zwischenfall, so er denn tatsächlich stattfand, aber keinen nachhaltigen Einfluß auf das Shenzhou Programm. Denn das nächste Shenzhou Raumschiff startete bereits im März 2002. Nach der Landung von Shenzhou 2 setzte sein Orbitalmodul seine autonome wissenschaftliche Mission fort. Dank zweier Solarzellenflächen verfügte es über eine ausreichende Energieversorgung. In den nächsten sechs Monaten manövrierte das Orbitalmodul mehrfach und erreichte schließlich eine annähernde Kreisbahn in 400 km Höhe. Am 24.08.2001 verglühte es dann über dem Westpazifik.