2000年以前进入总部编制的军人一律改为陆军改穿陆军军服，故杨利伟军衔由空军少校改为陆军少校。2000年晋升中校。2003年因提前一年晋升上校，晋升军衔命令在执行神舟五号飞行任务前已经下达，但在杨利伟返回地面后才通知他本人。2004年开始在清华大学攻读公共管理博士学位。2004年春节前夕破格晋升大校，2008年7月晋升少将。2007年10月在中共十七大上当选为中共中央候补委员。2012年11月，杨利伟在中共十八大后不再担任中共中央候补委员。2010年5月21日，被任命为中国载人航天工程办公室