10月15日19时58分，“神舟”五号飞船运行到第八圈时，稍早之前来到北京航天指挥控制中心指挥大厅的杨利伟妻子张玉梅、儿子杨宁康与太空中的杨利伟通话。杨利伟对妻子说：“在太空感觉很好，太空的景色非常美。”他对儿子说：“好儿子，我看到咱们美丽的家了！”
10月15日21时31分，“神舟”五号飞船进入第九圈。
10月15日23时08分，“神舟”五号飞船进入第十圈飞行，航天员杨利伟开始休息。
10月16日4时19分，“神舟”五号飞船进入第十四圈飞行。
10月16日5时35分，北京航天指挥控制中心成功向正在太空运行的“神舟”五号载人飞船发送返回指令。按照程序，飞船将在建立返回姿态后，经过返回制动、轨道舱与返回舱分离、推进舱与返回舱分离等一系列太空控制动作，开始返回内蒙古主着陆场。
10月16日5时36分，“神舟”五号飞船轨道舱与返回舱成功分离。返回舱与推进舱轨道高度不断降低，向预定落点返回。飞船轨道舱将留轨工作半年，开展相关的科学实验。
10月16日5时38分，“神舟”五号载人飞船制动火箭点火，飞船返回舱飞行速度减缓，轨道高度进一步降低。返回舱向预定着陆场降落。
10月16日5时56分，在北京航天指挥控制中心的组织指挥下，“神舟”五号载人飞船返回舱与推进舱成功分离，成功进入返回轨道。飞船返回舱失去动力后，按照升力控制技术向预定着陆场降落。
稍后，布设在新疆和田的活动测量站报告，“神舟”五号飞船进入中国国境上空。
10月16日6时04分，“神舟”五号飞船再入大气层。目前飞船处于“黑障”阶段。
10月16日6时07分，搜救直升机收到“神舟”五号飞船返回舱发出的无线电信号，机上的搜索人员目视到“神舟”五号返回舱。由5架直升机组成的空中搜救分队和14台专用车辆组成的地面搜救分队立即从不同的方向迅速向落点前进。
10月16日6时许，杨利伟报告身体状况良好。返回舱引导伞已打开。
稍后，杨利伟再次报告身体状况良好。主伞工作正常。
稍后，主着陆区直升机驾驶员目视到飞船降落伞，地面搜索人员看到了降落伞，返回舱主伞已脱落。五架直升机跟踪正常。
10月16日6时28分，地面搜索人员报告距“神州”五号返回舱落点7.5公里。
稍后，温家宝总理与杨利伟通话，祝贺他顺利返航。
10月16日6时36分，地面搜索人员找到了“神舟”五号返回舱。
10月16日6时38分，搜索人员报告，杨利伟身体状况良好。
稍后，杨利伟向人群挥手，正在出舱。
10月16日6时51分，杨利伟在“神舟”五号舱口向大家招手，神态自若。
10月16日6时54分，李继耐在北京航天指挥控制中心宣布：“神舟”五号载人飞船16日6时23分在内蒙古主着陆场成功着陆，实际着陆点与理论着陆点相差4.8公里。返回舱完好无损。我们的航天英雄杨利伟自主出舱。我国首次载人航天飞行圆满成功。
稍后，温家宝总理代表党中央、国务院、中央军委祝贺载人飞行圆满成功。
稍后，在飞船着陆点，杨利伟坐在专用的椅子上向大家挥手，并与工作人员说话。
10月16日7时23分，杨利伟在距返回舱约10米的一辆医疗检查车上进行体检。
10月16日7时29分，中央军委主席江泽民给中国载人航天工程总指挥李继耐打电话，祝贺我国首次载人航天飞行获得圆满成功。江泽民说，我国首次载人航天飞行的成功，是我国改革开放和社会主义现代化建设的又一伟大成就，是我国高技术发展的又一里程碑，是中国人民自强不息的又一非凡壮举。在以胡锦涛同志为总书记的党中央正确领导下，充分发挥社会主义制度的优势，自力更生、自主创新，大力协同、集智攻关，我们就一定能够谱写我国航天事业以及整个科技事业更加绚丽的篇章！
10月16日上午9时52分，杨利伟乘专机从内蒙古着陆场飞抵北京。中共中央政治局委员、中央军委副主席、国务委员兼国防部长曹刚川，中央军委委员、总装备部部长、载人航天工程总指挥李继耐，总装备部政委迟万春等到机场迎接。
