Fue elegido piloto de reserva de Guerman Titov para la misión Vostok 2, pero no fue que viajó al espacio hasta el 11 de agosto de 1962 en la misión Vostok 3 (con lo que se convirtió en el tercer cosmonauta soviético) y el 1 de junio de 1970 en la misión Soyuz 9, acumulando en total 21 días, 15 horas y 20 minutos en el espacio.