W przestrzeń kosmiczną udał się tylko raz, tworząc załogę pierwszego wieloosobowego lotu kosmicznego na pokładzie wielomiejscowego statku kosmicznego Woschod 1. Miało to miejsce w dniach 12–13 października 1964 roku. Dowódcą misji był Władimir Komarow. W jej skład wchodził również lekarz Boris Jegorow. Podczas lotu kosmonauci po raz pierwszy nie mieli na sobie skafandrów. Wyprawa trwała 24 godziny 17 minut i 3 sekundy.

16 lat później w 1980 roku miał szansę polecieć w kosmos po raz drugi w składzie załogi statku kosmicznego Sojuz T-3, ale ostatecznie został zastąpiony przez Giennadija Striekałowa.

Otrzymał m.in. Nagrodę Leninowską (1966), Nagrodę Państwową ZSRR (5 grudnia 1976), Order Lenina (19 października 1964), dwa Ordery Czerwonego Sztandaru Pracy (1957 i 17 czerwca 1961), Order „Znak Honoru” (1974) i Medal „Za rozwój dziewiczych ziem” (13 października 1964).