神舟十二号飞船由返回舱、轨道舱及推进舱组成。

返回舱为航天员升空进入空间站和返回地球的“座舱”，长约2米，直径为2.4米。长征二号F火箭发射前，3个航天员从火箭整流罩的开窗进入返回舱。返回舱内空气和温度与地球一致，并装有着陆降落伞。航天员可在内部观测飞船运行状态，还可通过返回舱窗口观测太空。

轨道舱为太空中航天员的主要生活场所，为航天员工作、吃饭和睡觉的场所，长约2.8米，直径2.27米。轨道舱与返回舱之间有直径65厘米的进出通道。

推进舱提供电源和推进剂，安装有仪器和设备，储存有氧气罐和水罐，以及2个太阳能电池阵，提供数千瓦的功率。

本次神舟十二号飞船入轨后将进行6小时4圈快速对接核心舱。航天员进入太空后6小时后会遭遇空间适应综合征，大约需要48小时才能适应太空失重环境。因此各国对接要么采用6小时对接模式，要么2天对接模式，俄罗斯甚至采用了3小时2圈对接模式。