按原定计划，神舟十二号载人飞船和三名航天员于9月17日返回，所以在北京时间9月16日8:56，神舟十二号飞船与空间站天和核心舱执行了分离操作，之后又完成了更换对接口的绕飞及径向交会试验，于13:38完成，成功验证了径向交会技术，为后续神舟十三号和天舟三号等的飞行任务奠定了重要技术基础，之后才真正踏上了回家路！
在神舟十二号飞船和空间站分离之后，一般需要经过15圈左右的飞行来调整降落高度和降落，距离长达近70万公里，这一过程被叫做制动离轨阶段，高度会由400公里下降到100多公里，飞船会通过调姿、制动、减速等操作从原飞行轨道进入返回轨道，飞行姿态会由水平方向逆时针转动90°，由轨道舱在前、推进舱在后的状态变为横向飞行状态，之后轨道舱与返回舱分离，推进舱和返回舱组合体又变成推进舱在前、返回舱在后的飞行状态，这时就进入了飞船返回时的减速变轨阶段，飞行速度从每秒7.9公里左右开始下降。
在这一轨道上会经过一段时间的惯性滑行阶段。这个阶段中飞船会自由下降段，有个重要操作是推进舱和返回舱分离，其高度大约是地面以上145公里，之后推进舱会再入大气层销毁，返回舱则调整姿态，即建立飞船再入大气层的攻角姿态，底面以一定的角度正面迎向大气层，而且返回舱不能因与大气的撞击而翻滚，不然返回舱会全方位于大气层摩擦生热，危及到内部的航天员人身安全，所以这需要十分精确的控制技巧，寻找到非常恰当的再入角度并能保持才可以。
之后飞船会进入再入大气层的阶段，高度一般为80～100公里，这个阶段也被认为是最危险的阶段，飞船要承受气动加热，航天员要承受再入过载，而且处于地面雷达监测时的“黑障”阶段，因为返回舱与空气剧烈摩擦的时候底部会产生数千℃的高温，与之摩擦的气体也会瞬间变成高温等离子气体层，其对电磁波有屏蔽效应，所以返回舱无法接收到地面指令，而地面也接收不到返回舱发送的无线电信号，所以这一阶段只能依赖飞船的自主飞行，整个过程可谓惊心动魄，只有在到达距地面35公里高处的时候，地面雷达才能重新监测到飞船的行踪。
这一段的飞行速度会渐渐变慢到每秒200米左右，之后飞船返回舱将进入到着陆阶段，大约在10公里高度时，返回舱上的静压高度表启动回收着陆程序，主伞舱盖弹射掉后拉出引导伞和减速伞，速度变慢到每秒80米左右时拉出主降落伞，同时拉出短波通信机建立与地面的联系，返回舱速度继续变慢，接着会抛掉防热大底，返回舱上的推进剂燃料等会被抛洒吹除，但反推发动机中会保留，之后即将进入接触地面的阶段。
这个时候的速度只有每秒8米，但仍然是人体难以承受的下落速度，所以在返回舱下降至高度约1米时，着陆反推发动机启动，返回舱减速到每秒2米左右的速度着陆，航天员承受的惯性力大约相当于从1~2米处跳下时的冲击力，而且飞船内部还有缓冲座椅，航天员落地时的力量还会通过它得以缓冲，所以是很安全的。
返回舱着陆后，上面的闪光灯、着陆搜寻信标机和国际救援示位标都将启动，向外传递位置信息，并根据着陆点的状况及风速决定是否脱掉主伞，因为如果风太大的话，有可能会将主伞吹起，带动返回舱到处跑，这时候就要让主伞脱落，这需要航天员手控操作脱伞指令，如果没风就不用脱伞，静待回收人员到来就可以了！
