Kononenko è stato assegnato all'Expedition 44/45 con i colleghi Kimiya Yui e Kjell Lindgren con partenza prevista per il luglio 2015. Il 22 luglio 2015 è stato lanciato a bordo della Sojuz TMA-17M in direzione ISS, a cui si è attraccato il giorno successivo. Durante i suoi 141 giorni nella Stazione ha svolto numerosi esperimenti scientifici e l'osservazione della Terra. Il 18 agosto ha preso parte all'esperimento Kontur-2, un esperimento congiunto tra l'agenzia spaziale tedesca e l'agenzia spaziale russa in cui ha dovuto pilotare un robot sulla Terra dalla Stazione Spaziale Internazionale.