这次发射的“神舟二号”飞船是第一艘正样无人飞船。飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三个舱段组成。与“神舟一号”试验飞船相比，“神舟二号”飞船的系统结构有了新的扩展，技术性能有了新的提高，飞船技术状态与载人飞船基本一致。
据中国载人航天工程总设计师、工程院院士王永志在工程院出版的《中国科学技术前沿》一书中介绍，飞船在设计上采用模块化设计，早期的飞船都采用两舱设计，如前苏联的东方号、上升号，美国的水星号、双子星号都采用两舱设计。但随着技术的发展以及飞船飞行任务的日益复杂，两舱式飞船不能满足宇航员对活动空间的需求，不能满足宇航员对特殊疾病的预测以及心肺功能、前庭功能对航天飞行的适应性，所以我国的神舟号采用的是三舱（轨道舱+返回舱+推进舱）、两对太阳能电池帆板构型（“神舟二号”的两对太阳能电池帆板）和升力控制返回、圆顶降落伞回收方案。三舱结构比两舱结构增加了一个轨道舱，它是宇航员在太空自由飞行时的生活舱和工作舱，航天员在返回地面之前将其分离掉，这样座舱就可以适当减小尺寸，以供航天员在上升和返回时使用。
据介绍，神舟号的返回舱容器是世界上已有的近地轨道飞船中最大的一个。返回舱在飞船的中部，为密闭结构，其前端有舱门，供宇航员进出轨道舱使用。返回舱是航天员的座舱，是飞船惟一可再入大气层返回着陆的舱段，舱内设置了可供三个宇航员斜躺的座椅，座椅下方设有仪表盘和控制手柄、光学瞄准镜。
轨道舱位于飞船的前端，其外形为两端带有锥角的圆柱形，在其两侧装有太阳能电池阵、太阳敏感器和各种天线以及各种对接机构。轨道舱是宇航员在轨道飞行期间的生活舱、试验舱和货舱。
推进舱位于飞船的后部，形状像一个圆筒，主要用于飞船的姿态控制、变轨和制动。推进舱安装有四台大推力的主发动机和平移发动机，推进舱的两侧还装有20多平方米的主太阳能电池阵。
