据中国海事局消息，8月18日8时至8月20日18时，在南海规定连线范围内进行军事训练，禁止驶入。
该演习结束当天，8月20日8时38分，航天员聂海胜成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门，本次出舱任务依旧是由三名航天员共同配合完成，两名航天员出舱，一名航天员留在舱内执行指挥与协作任务。出舱任务有三项，安装舱外的热控扩展泵组、抬升舱外全景相机以及组装舱外的工具箱。
截至10时12分，航天员聂海胜 、航天员刘伯明身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服，已先后从天和核心舱节点舱成功出舱，并已完成在机械臂上安装脚限位器和舱外工作台等工作，后续将在机械臂支持下，相互配合开展空间站舱外有关设备组装等作业。期间，在舱内的航天员汤洪波配合支持两名出舱航天员开展舱外操作。
媒体介绍，首先，本次出舱，航天员还是从空间站顶端的出舱口，通过机械臂的方式来转移到空间站最尾部的资源舱，然后在这个位置安装两个热泵。在安装完热泵之后，航天员还会乘坐机械臂返回到出舱口，在出舱口的附近把全景相机抬升。在抬升完全景相机之后，航天员还会到出舱口的隔壁，安装两个装备，一个是脚限位器，另外一个就是助力手柄，这个助力手柄可以协助航天员在舱外就可以打开舱门，为后续的试验任务做准备。
而对于本次出舱，航天科技集团五院空间站热控分系统副主任设计师黄磊表示，相比上一次航天员出舱有一个任务是跟上次是类似的，我们要把全景相机要再抬高一下，具体的操作跟上次是一样的，不一样的就是我们多了一个（热控）扩展泵组的安装。
本次出舱任务完成后，中国载人航天工程办公室20日透露，目前，神舟十二号载人飞行任务已经进入第三个月。后续，航天员乘组将继续开展空间科学实验和技术试验，计划9月中旬返回东风着陆场。返回前，神舟飞船还将进行绕飞及径向交会试验。