1990年开始研制长征二号丁运载火箭，用于发射新型返回式科学探测与技术试验卫星。在长征二号火箭的基础上，利用长征四号火箭的研制成果，以增加推进剂加注量和增大起飞推力的方法，使长征二号丁火箭具有更好的性能。
　　长征二号丁是一种两级液体火箭。火箭含整流罩全长38.3米，最大直径3.35米，起飞质量232吨，起飞推力2961千牛，其地球低轨道运载能力达3.3吨。它在中国的两级液体火箭中，具有运载能力高、入轨精度高、可靠性高和经济性好的优点。
　　从1992年到2007年，长征二号丁火箭拥有全部8次发射和回收返回式科学探测与技术试验卫星的纪录。
　　1992年8月9日，长征二号丁火箭在酒泉卫星发射中心首次发射成功。这次发射的是我国第13颗返回式卫星。卫星质量2592千克，轨道近地点176千米、远地点351千米，卫星工作寿命从以往的3至8天延长到16天，而且首次运用了新开发的近地轨道控制技术，提高了卫星探测和回收的精度。8月25日，在西安卫星测控中心的组织下，由卫星发出指令，控制其回收舱，落到四川省中部预定地区安全返回。卫星带回的遥感资料质量很好，清晰度达到设计要求。星上搭载的24支试管6种蛋白质在太空生长出了可供分析试验用的晶体，达到了国外同类试验的最高水平。星上搭载的碲镉汞晶体生长试验也得到令人满意的结果。
　　首发告捷后，1994年7月3日和1996年10月20日长征二号丁火箭又发射了第16颗和第17颗返回式科学探测与技术试验卫星，并按计划在太空运行15天后回收成功。除进行科学探测获取遥感资料外，还搭载了植物、动物微细胞与工业微重力等技术试验装置，并获得良好成果。在回收的第16颗返回式卫星上，还试验了全姿态捕获新技术，获得了使卫星任何姿态都能恢复正常运行的圆满效果。在第17颗返回式卫星上还进行了6项材料试验，制成了大直径、高质量的半导体砷化钾晶体，搭载了一面五星红旗，这面遨游过太空的国旗已于1997年1月1日在天安门广场上空庄严升起。
　　


　　2005年，长征二号丁运载火箭又进行了两次成功发射。一次是7月6日，在酒泉卫星发射中心将一颗实践七号卫星发射入轨。这是酒泉卫星发射中心首次发射太阳同步轨道卫星。实践七号卫星主要用于空间环境监测以及其他相关的空间科学技术试验，卫星设计寿命为3年。另一次是8月29日，在酒泉卫星发射中心将第22颗返回式科学探测与技术试验卫星成功地送上太空。在轨运行期间星上仪器工作正常，完成了科学研究、国土普查、地图测绘等多项科学试验任务。9月16日，卫星飞行18天后成功地在四川省中部预定区域安全返回。
　　2007年5月25日，长征二号丁火箭第8次发射成功，把一颗遥感卫星二号和一颗浙大皮星一号送入预定轨道。遥感卫星二号主要用于科学试验、国土资源普查、农作物估产和防灾减灾等领域。浙大皮星一号是一颗重量仅有2.5千克的微小卫星，主要用于皮卫星平台验证和微电子机械系统的技术验证。为了满足卫星发射要术，这次长征二号丁火箭进行了一些适应性改进，在火箭第二级上增加了一套液体姿控发动机系统。
　　长征二号丁火箭发射的返回式卫星取得的成果，对于国土普查、地质地震调查、矿藏资源勘探、农林水利建设、环境监测保护和国防建设都有重要作用。