1992年，党中央正式批复实施载人航天工程，随后载人飞船立项，戚发轫被任命为神舟飞船总设计师。

那一年他已年届花甲。“我想应该由年轻人来担任总设计师，但当时有一个特殊情况，那就是人才断层——经过实践锻炼的人，基本上都是我这么大的岁数；中间隔一段就是很年轻的人，他们学历很高，思维活跃，但是没经过实践锻炼。最后领导还是希望我来任总设计师。”

除了年龄因素，令戚发轫倍感压力和顾虑的还有，载人航天是人命关天的大事，对可靠性、安全性要求特别高。“我去苏联看过他们发射载人飞船，发射时总设计师是要签字的，表示已经准备好了，可以安全地把航天员送入太空。我就在想，将来送我们自己的航天员上天之前，我能说这句话、签这个字吗？”

面对国家需要，戚发轫还是挑起了这个重担。“对我们这一代人来说，国家的需要就是我们的志愿，为国防建设、为强国作奉献是我们一辈子的目标。现在国家需要了，虽然面临着很多挑战，也有很大风险，但我还是服从组织的决定。”

一上任，戚发轫便做了四件大事：一是组织研制队伍，以老带新；二是拿出设计方案，在保证航天员相对舒适的飞行环境基础上，降低飞船返回的难度；三是组建试验基地，北京航天城由此应运而生；四是建立规章制度，保障飞船分系统和设备的研制协同进行。

1999年11月20日，我国第一艘无人试验飞船神舟一号成功发射，迈出了载人航天工程的第一步。2001年1月10日，我国第一艘正样无人飞船神舟二号发射成功，飞船系统结构有了新的扩展，技术性能也有了新的提高……

2003年10月15日，我国第一艘载人飞船神舟五号发射成功，航天员杨利伟在轨飞行14圈，圆满完成我国首次载人航天飞行。由此，中国成为继苏联和美国之后，第三个独立掌握载人航天技术的国家。那一刻，许多人都激动地流下了眼泪，戚发轫却平静如常：“我们花了11年时间，没有把握，不会把杨利伟送上天。”据他讲，除了在地面上做过无数次试验外，载人航天设计研制团队还做了四次无人试验，对“上天”过程中暴露的问题反复修正。“为了保证航天员的安全，我们设想了100多个故障，并且都做了预案——当然，最终那100多个预案一个也没有用过。”

在戚发轫看来，载人航天精神的核心是“特别”，特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献。“当国家有特别需要的时候，每一名航天人、每一名中国人都要有这种特别的精神——当然，不是希望每天都去拼命、奉献和吃苦，但是在一个国家的发展中、一个人的一生中，总会遇到特殊情况。”

神舟五号发射前的那段日子，戚发轫至今仍历历在目：“当时，全国大协作要做一个飞船的地面试验，检查以后好正式发射。可大伙儿都知道，2003年我国突发‘非典’疫情，来自全国各地的上百人都在干这个事儿，如果回去感染上非典，队伍怎么办？那个时候，我作为总设计师，和总指挥一起，心想就‘特殊’一下吧，从今天起，管吃管住，就是不准回家——现在想想真是不容易，谁家里没有孩子和老人呢？就这样，大家克服各种困难，苦干一个多月，最终用神舟五号飞船把杨利伟成功送上天。”

“所以说，我们的事业也好，团队也好，个人也好，总会遇到特殊情况，这时候就得按照特殊办法解决——正是这种‘特别’的精神，让我们遇到再多困难都能克服。”戚发轫如此总结道。