神舟15號飛船外形結構大同小異，皆為三艙佈局，形狀似線梭子。分別是推進服務艙、返回艙、軌道艙，飛船長9米、返回艙直徑2.4米，發射質量約8噸，額定載員3人，同時還有額外300公斤上行與50公斤下行貨物運輸能力。
系統組成
飛船系統
“神舟”載人飛船是我國自行研製的用於天地往返運輸人員和物資的載人航天器，達到或優於國際第三代載人飛船技術，具有完全自主知識產權及鮮明的中國特色。飛船可一船多用，既可留軌觀測又可作為交會對接飛行器，滿足天地往返的需求。
總體單位：中國空間技術研究院
總指揮：何宇
總設計師：賈世錦[17]
火箭系統
CZ-2F運載火箭是在長征二號E運載火箭的基礎上，按照發射載人飛船的要求，以提高可靠性、確保安全性為目標研製的火箭。火箭全長58.34米，起飛重量479.8噸，起飛推力約600噸。芯級直徑3.35米，捆綁4個直徑2.25米的助推器。CZ-2F火箭是我國僅有一種載人運載火箭，具有兩種狀態，即發射天宮實驗室狀態和發射載人飛船狀態。
總體單位：中國運載火箭技術研究院
總指揮：荊木春
總設計師：容易[18]
作為中國航天史上技術最複雜的“航天員專列”，“神箭”長征二號F（以下簡稱長二F）運載火箭的每一次亮相，其可靠性和安全性都會再度提升。長二F運載火箭是在長征二號E運載火箭的基礎上，按照發射載人飛船的要求，以提高可靠性、確保安全性為目標研製的火箭，在長征二號E基礎上增加了逃逸系統和故障檢測處理系統，其可靠性指標從0.91提升至0.97，安全性指標達0.997，完成了普通運載火箭到載人運載火箭的跨越[16]。
能源管理系統
神舟十五號的在軌能源管理系統由中國航天科技集團有限公司八院811所量身定製，神舟十五號的併網供電策略，對於空間站的整體能量調配是十分友好的，並不是一味地讓空間站提供最大的能量，而是根據空間站組合體不同的運行狀態和飛船太陽帆板遮擋情況，結合神舟十五號自身工作模式，摸索出的一套既能維持飛船系統穩定停靠運行，又儘量給空間站‘減負’的動態用電模式。”根據太陽入射角的變化，811所研製人員梯次配置了4種用電模式，其中兩種模式中，神舟十五號需要尋求空間站的併網援助，另兩種模式可獨立完成。[40]
發射場
主要承擔載人飛船和空間實驗室的發射任務。主要任務是負責運載火箭、飛船、空間實驗室、有效載荷和航天員系統裝船設備在發射場的測試和發射，並提供相應保障條件。酒泉載人航天發射場於1998年正式投入使用，採用了具有國際先進水平的“垂直總裝、垂直測試、垂直運輸”及遠距離測試發射控制的先進模式。
品位站
