神舟八号飞船主要的应用任务有：
空间生命科学实验
本次实验涉及基础空间生物学、空间生物技术、先进生命支持系统中的基础生物学以及空间辐射生物学等科学问题的研究，共计安排科学实验项目１７项，其中中方１０项、德方６项、中德合作１项。
基础空间生物学以深化认识生物现象和生命过程为目标，跟踪学科前沿，开展蛋白质基因组学、细胞生物学、代谢生物学等研究。
空间生物技术研究，以服务人类健康和探索疑难疾病诊断、治疗的新方法和新药物为目的，开展生物大分子及生物蛋白质空间晶体生长实验，发展我国的先进生物工程技术。
先进生命支持系统中的基础生物学研究是为研发保障人类长期驻留太空的“先进密闭受控生态生命支持系统（ＣＥＬＳＳ）”提供理论依据和积累技术；空间辐射生物学的研究目的是深化认识空间辐射与微重力综合生物学效应，为太空生命安全保障设计提供理论和技术依据。
为了满足以上科学实验的要求，中德双方提供了相关的实验设备，其中德方提供了通用生物培养箱及其各类实验专用单元，中方研制了通用生物电控箱和有效载荷控制装置。
有效载荷应用中心任务
为空间科学实验提供飞行试验支持和保障，主要负责飞行试验期间有效载荷的数据接收和处理，状态监视和控制，任务计划的制定、实施和操作管理；支持故障分析，支持空间科学实验；为有效载荷用户和数据用户提供各种服务。
空间环境保障任务
为飞船提供空间环境保障，同时开展空间环境保障相关研究，发布远期、中期和近期空间环境预报，在飞船运行期间进行空间环境预报和安全性评估，在空间环境出现特殊情况时发出警报。