天宫三号原计划验证再生生保关键技术、航天员中期在轨驻留、飞行器长期在轨自主飞行和货运飞船在轨试验等技术，并开展部分空间科学和航天医学试验。后来为了加快工程步伐，减少经费，经过可行性研究，将天宫二号和天宫三号的任务合并到一起完成。天宫三号任务已取消。