神舟十二號航天員共有2次出艙任務：

首次出艙時間：2021年7月4日。

航天員劉伯明、湯洪波身著中國自主研製的新一代“飛天”艙外航天服，已先後從天和核心艙節點艙成功出艙，後續將在機械臂支援下，相互配合開展空間站艙外有關裝置組裝等作業，聶海勝在艙內配合支援兩名出艙航天員開展艙外操作。進行中國空間站首次出艙活動。這是繼神舟七號飛行乘組順利完成出艙任務後，時隔13年，中國航天員再次執行出艙任務。經過約7小時的出艙活動，圓滿完成出艙活動期間全部既定任務，標誌著中國空間站階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。

第二次出艙時間：2021年8月20日。

航天員聶海勝和劉伯明成功出艙，在艙內的航天員湯洪波的配合支援下開展艙外操作。

神舟十二號載人飛船是2021年6月17日9時22分搭載長征2F運載火箭在酒泉衛星發射中心發射升空，隨後，神舟十二號載人飛船成功進入預定軌道，並完成太陽翼展開，發射任務取得圓滿成功。

6月17日15時54分，神舟十二號載人飛船入軌後順利完成入軌狀態設定，採用自主快速交會對接模式成功對接於天和核心艙前向埠，與此前已對接的天舟二號貨運飛船一起構成三艙（船）組合體，整個交會對接過程歷時約6.5小時。17日18時48分，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先後進入天和核心艙，標誌著華人首次進入自己的空間站。

臺北時間2021年7月4日14時57分，經過約7小時的出艙活動，神舟十二號航天員乘組密切協同，圓滿完成出艙活動期間全部既定任務，航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙，標誌著中國空間站階段航天員首次出艙活動取得圓滿成功。這是繼2008年神舟七號載人飛行任務後，中國航天員再次實施的空間出艙活動，也是空間站階段中國航天員的首次空間出艙活動。

此次出艙活動，天地間大力協同、艙內外密切配合，圓滿完成了艙外活動相關裝置組裝、全景相機抬升等任務，首次檢驗了中國新一代艙外航天服的功能效能，首次檢驗了航天員與機械臂協同工作的能力及出艙活動相關支援裝置的可靠性與安全性，為空間站後續出艙活動的順利實施奠定了重要基礎。神舟十二號航天員乘組自6月17日進駐天和核心艙以來，按計劃開展了各項工作，目前3名航天員狀態良好，後續在軌飛行期間還將進行一次出艙活動。