12月9日18时45分，经过8个多小时的出舱活动，神舟二十一号乘组航天员张陆、武飞、张洪章密切协同，在空间站机械臂和地面科研人员的支持下，圆满完成了第一次出舱任务。
当天10时28分许，航天员张陆打开问天气闸舱舱门并出舱。武飞在舱门处将相关设备和工具传递给张陆，并协助进行设备巡检工作。两名航天员身着红色和蓝色饰带的飞天舱外服D和E，这是首次在出舱活动中投入使用。13时19分，张陆乘坐机械臂到达神舟二十号飞船返回舱舷窗附近，对受损部位进行了巡检拍照。
15时30分许，武飞出舱与张陆协同作业，张洪章则在天和核心舱内提供支持。在空间站机械臂和地面科研人员的配合下，航天员们顺利完成了神舟二十号飞船返回舱舷窗巡检拍照、空间站空间碎片防护装置安装以及温控适配器多层罩更换等任务。