天舟一号货运飞船的首次任务主要包括以下几个方面：
与天宫二号空间实验室对接：天舟一号于2017年4月22日与天宫二号空间实验室成功完成首次对接[1]。这是中国空间站建设的关键一步，标志着中国载人航天工程“三步走”发展战略第二步的收官之作[2]。
推进剂在轨补加试验：天舟一号完成了首次推进剂在轨补加试验，这是中国航天迈进“空间站时代”的重要一步[3]。这项任务由天舟一号与天宫二号共同配合完成，其中天舟一号负责贮箱增压、补加管路检漏，并向天宫二号输送推进剂[4]。
主动离轨技术验证：为了避免成为太空垃圾，天舟一号在完成飞行任务后，首次实施主动离轨，落于南太平洋预定安全海域，为打造一个洁净、安全的太空环境做出贡献[5]。
释放立方星：天舟一号货运飞船成功在轨释放一颗立方星，这是中国首次通过飞船系统采用在轨储存方式释放立方星[6]。