ボスホート2号
周回軌道に入ってまもなく、ベリャーエフは地上に船外活動開始の許可を申し出、受理された。伸縮式のエアロックには空気が送り込まれ、内部に人が入れる大きさまで膨張した。レオーノフは二重扉になったエアロックに入り、エアロックとカプセルを隔てるハッチを閉じた。エアロック内が真空になり、機能のチェックが終了すると、宇宙空間へ通じるハッチが開かれた。レオーノフはこの状態で地上からの許可が下りるまで待機していた。
やがて地上から指示が出たため、レオーノフは足で宇宙船を蹴り、宇宙空間に飛び出した。世界初の宇宙遊泳が行われた瞬間だった。この様子は宇宙船に取り付けられたカメラによって撮影され、数分遅れでソビエト国内に放送されていた。船外活動中にはブレジネフ書記長らソ連の首脳から祝福のメッセージが送られた。船外活動が人体に予期せぬ影響を及ぼすことが懸念されていたが、レオーノフの気分は良好だった。
やがて予定していた時間が経過し、レオーノフは宇宙船に戻ろうとした。しかしこの時になって初めて、レオーノフは自身の宇宙服が異常に膨らんでいることに気づいた。緊急事態を受けてソビエト国内での船外活動の放送は中断された。彼はエアロックに予定通り足から入り込むことが不可能と判断し、頭から突っ込む形で潜り込んだ。さらに宇宙服内の酸素を少し抜いて膨張の緩和に努めた。続いて狭いエアロックの中で体を反転させ、エアロックと宇宙空間を結ぶハッチを閉じた。レオーノフは生還することができたが、一連の非常事態のためひどく緊張し汗だくになっていた。