在轨期间，神舟二十号开展多项空间科学应用实验与试验，在空间生命科学领域，“空间微重力和辐射环境对涡虫再生的影响及作用机制探索”是国内首次开展的涡虫空间再生实验，利用生命生态实验柜的小型通用生物培养模块，研究空间环境对涡虫再生形态发生、生理行为的具体影响，使科研人员从个体水平进一步认识再生基本机制。

近日，神舟二十号乘组开展了“信任与协同机制”“视觉运动重力表征”“元认知监控研究”“微重力关系认知”等多个项目的测试工作；利用超声诊断仪，对血管进行超声检查；还使用精细动作测量仪和相关实验软件，开展了记忆滑动测试、力量测试与重物测试。利用生物技术实验柜，开展“空间微重力对微生物的效应机制研究”，进行了链霉菌的生长、发育分化、生物活性物质合成、种群传代演替的变化和机制等研究。

5月22日16时49分，经过约8小时的出舱活动，神舟二十号乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰密切协同，在地面科研人员配合支持下，开展首次出舱任务。航天员从核心舱节点舱出舱，将前期已通过货物气闸舱出舱并利用机械臂转移至中转位置的空间碎片防护装置，安装至预定位置，同时开展舱外设备设施巡检及处置等任务。这是中国空间站建设以来，航天员第二十次出舱。

寻宝黄金城4月25日，神舟二十号航天员陈冬、陈中瑞、王杰与神舟十九号航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽太空会师，这是中国航天史上第6次“太空会师”，也是两名指令长时隔3年后再次相聚“天宫”。27日下午，两个乘组在中国空间站完成在轨交接。