1965 год был вообще очень плодотворным. Осенью были запущены автоматические станции «Венера-2» и «Венера-3» и спутник связи «Молния», обеспечивший телефонную, телеграфную и телевизионную передачу из Москвы на Сибирь и Дальний Восток. Шла успешная разработка нового корабля «Союз». Запустила свой искусственный спутник Франция, ставшая третьей космической державой.
14 января 1966 года умер Сергей Павлович Королёв. При жизни он и его работы были глубоко засекречены. Всемирная слава и всенародное уважение пришли к нему после смерти. И последний успех к нему пришёл тоже после смерти. 3 февраля 1966 года спроектированная им станция «Луна-9» впервые в истории осуществила мягкую посадку на Луну и провела 7 сеансов телесвязи общей продолжительностью более 8 часов, передав на Землю телепанорамы лунной поверхности. Это событие завершило «королёвский» период практической космонавтики.
Полёты в космос изменили культуру человечества. В 60-е годы многократно увеличилось количество научно-фантастических книг, фильмов и даже произведений живописи. Покорению космоса посвящено много прекрасных песен. Во многих городах устанавливались скульптуры, символизирующие космические исследования, и памятники покорителям космоса. Крупнейшим из них стал мемориал Покорителям космоса, открытый в Москве в 1964 году. В жизнь людей прочно вошли «космические» названия гостиниц, ресторанов, кинотеатров, клубов – «Космос», «Спутник», «Орбита», «Звезда» и т. д.
«Во имя мира и прогресса, во славу нашей Родины». Советский агитационный плакат
Вплоть до распада СССР космонавтика оставалась флагманом советской науки и гордостью советского народа. Но в конце 60-х – начале 70-х годов безусловное лидерство в космосе было утрачено. В эти годы крупных успехов добились США. Ещё по указанию президента Кеннеди американцы стали разрабатывать космические корабли «Аполлон» для полётов на Луну. Первые пилотируемые полёты начались в 1968 году, а в июле 1969 года астронавты Армстронг и Коллинз совершили первую в истории человечества высадку на Луну. Затем американцы успешно совершили ещё 5 высадок, последняя – в декабре 1972 года. Все экспедиции доставляли на Землю лунный грунт для исследований. После этого полёты людей на Луну прекратились и не совершаются до сегодняшнего дня.
В эти годы советская космонавтика развивалась по трём основным направлениям. Первым направлением были исследования Луны, Венеры и Марса с помощью автоматов. СССР запустил семь искусственных спутников Луны. Несколько кораблей совершили мягкую посадку на Луну в автоматическом режиме. Корабли «Луна-16» и «Луна-20» доставили на Землю образцы лунного грунта. В 1970 году на Луну был доставлен автоматический самоходный аппарат «Луноход-1». Он проработал почти год, детально обследовал лунную поверхность на площади 80 тысяч м2, передал на Землю более 20 тысяч снимков. В 1973 году на Луне работал «Луноход-2». Семь космических аппаратов были направлены к Венере. Они осуществляли парашютный спуск в её атмосфере и даже совершали мягкую посадку. «Венера-7» и «Венера-8» вели радиопередачу с поверхности планеты в течение соответственно 23 и 50 минут. «Венера-9» и «Венера-10» стали искусственными спутниками планеты. Было запущено 6 кораблей к Марсу. Они становились искусственными спутниками планеты, на Марс были доставлены вымпелы с Гербом СССР. Все эти полёты дали ценную научную информацию.
Вторым направлением были полёты кораблей нового поколения «Союз». Эти корабли рассчитаны на экипаж 2–3 человека, предназначены для самостоятельных полётов и для доставки экипажей на орбитальные станции. В 1967-75 годах было совершено 19 запусков «Союзов», в том числе, один беспилотный («Союз-2»). В первом полёте в апреле 1967 года космонавт Комаров (первый в мире человек, совершивший 2 полёта в космос) выполнил всю программу полёта, но при спуске не сработала парашютная система, космонавт погиб. Первый успешный полёт совершил в 1968 году космонавт Береговой на корабле «Союз-3». Береговой стал Героем Советского Союза ещё в Великую Отечественную войну, летая на Ил-2, а за космический полёт получил вторую Звезду Героя. В 1969 году совместный полёт совершили «Союз-4» (космонавт Шаталов) и «Союз-5» (экипаж Волынов, Елисеев, Хрунов). Во время полёта корабли состыковались, образовав первую экспериментальную космическую станцию, Елисеев и Хрунов перешли из одного корабля в другой через открытый космос. В этом же году был осуществлён совместный полёт трёх кораблей «Союз». Постепенно «Союзы» переходили от самостоятельных полётов к доставке экипажей на орбитальные станции. Различные модификации «Союзов» успешно решают эту задачу до сих пор.