Shuttleworth oppnådde å bli berømt over hele verden den 25. april 2002 som en sivil kosmonaut ombord i den russiske Sojuz TM-34. Turen skal ha kostet omtrent 20 millioner USD. To dager senere ankom Soyuz-romskipet Den internasjonale romstasjonen (ISS), hvor han tilbrakte åtte dager med å delta i eksperimenter knyttet til forskning på aids og genomer. Den 5. mai returnerte han til Jorden. For å kunne være med på flyvningen, måtte Shuttleworth gå gjennom ett år med trening og forberedelser, inkludert syv måneder i Star City, Russland.