Leonov begynte sin romvandring 90 minutter ut i ferden, på slutten av det første omløpet. Romvandringen begynte kl 08:30 UTC. Etter sin tid utenfor romskipet, fant Leonov ut at romdrakten hans hadde stivnet, slik at han ikke kunne komme seg inn i luftslusen igjen. Han løste problemet ved å lekke ut noe av trykket i drakten, som gjorde det lettere å bende leddene. Etter at han var trygt inne igjen, var det nok et problem, denne gang med å få lukket luken. Til slutt hadde mannskapet en problematisk landing der de landet langt unna målet, og måtte vente i flere timer før de ble hentet.