10月30日上午，酒泉卫星发射中心召开神舟二十一号载人飞行任务新闻发布会，正式宣布瞄准北京时间10月31日23时44分发射神舟二十一号载人飞船。执行本次任务的航天员乘组由张陆、武飞、张洪章组成。张陆担任指令长，曾执行过神舟十五号载人飞行任务；而武飞和张洪章均来自我国第三批航天员，是首次执行飞行任务。这是继神舟十六号航天员乘组之后，再次由3种类型航天员构成的乘组，涵盖了“70后”“80后”“90后”三个年龄段。
神舟二十一号航天员乘组将首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验。中国载人航天工程新闻发言人张静波表示，按计划，神舟二十一号航天员乘组在轨期间将新开展27项科学与应用项目，主要针对空间生命科学与生物技术、航天医学、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧、航天新技术等多个领域的关键科学问题进行深入系统的研究。此次任务是空间站应用与发展阶段第6次载人飞行任务，也是载人航天工程第37次飞行任务。
神舟二十一号乘组搭配呈现科学合理的专业结构。三名航天员分别为航天驾驶员、飞行『工程师』和载荷专家，涵盖了中国现役3种航天员类型，涵盖了“70后”“80后”“90后”三个年龄段。这种专业搭配充分考虑了空间站任务的多方面需求。作为指令长的张陆是航天驾驶员，拥有丰富的飞行经验，时隔两年多之后即将重返“天宫”。武飞作为飞行『工程师』，入选前是中国航天科技集团有限公司空间技术研究院『工程师』，其在航天器系统方面的专业背景将为任务提供重要保障，即将成为目前执行飞行任务时年龄最小的中国航天员。张洪章则是载荷专家，入选前是中国科学院大连化学物理研究所研究员，他的科研背景将确保空间科学实验的有效开展。
1976年11月出生的航天员张陆，于2010年5月经过层层选拔，进入中国人民解放军航天员大队，成为我国第二批航天员。与很多现役航天员一样，张陆的太空梦起源于中国首次载人飞行任务。他曾回忆说：“2003年杨利伟返回，电视机📺️前正好看到返回的直播，当时看到之后其实心里面还是挺崇敬，挺仰慕，也很羡慕的。”飞天梦想的种子第一次埋下，他希望能当航天员，为国家作更大的贡献，飞得更高更远。张陆的航天之路并非一帆风顺。他最初对超重耐力训练心存畏惧，通过反复训练和呼吸调整，最终克服心理障碍，使成绩达到了一级水平。
首次执行飞行任务的武飞和张洪章，虽然未曾踏入太空，但各自拥有深厚的专业积累。武飞入选前是中国航天科技集团有限公司空间技术研究院『工程师』。这一背景使他成为理想的飞行『工程师』人选，在空间站系统维护、设备管理和技术操作方面将发挥重要作用。张洪章作为载荷专家，入选前是中国科学院大连化学物理研究所研究员。他的科学研究经历将有助于高效开展空间科学实验，最大化空间站的科研价值。从飞行员、『工程师』到科学家，神舟二十一号乘组的构成反映了中国空间站任务重点从建造向应用转变。
神舟二十一号乘组在为期约6个月的太空驻留期间，科研任务饱满、涉及领域广泛，将新开展27项空间科学与应用项目。这些研究将围绕空间生命科学与生物技术、航天医学、空间材料科学、微重力流体物理与燃烧、航天新技术等多个关键科学问题系统展开。其中，一项具有里程碑意义的任务，是首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验。乘组将负责在轨饲养两雌两雄共4只小鼠，重点观察失重、密闭等空间环境对它们行为模式的影响。这些小鼠随后将随飞船返回地面，以便科研人员深入探究空间环境对小鼠多组织器官的应激响应和适应性变化规律，这项研究对于认识太空环境对哺乳动物的影响意义重大。此外，乘组还将进行多项前沿科学探索，例如开展空间环境下遗传密码起源与手性关系的研究，旨在探索氨基酸-核苷的不同手性组合之间的选择性规律，揭示分子手性和重力环境对生物分子同手性起源的影响。同时，任务还上行了面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究，以及空间站在轨智能算力平台试验等搭载项目，这些工作将为未来的空间科学研究和在轨应用奠定坚实基础。
