Около 9 утра ракета ушла в небо, и менее чем через 10 минут станция уже была на предварительной орбите. На первом этапе полёта все системы станции работали нормально: были раскрыты батареи, проведена стабилизация, на борту станции поддерживался режим, необходимый для работы экипажа без скафандров. Однако 15 апреля, на тринадцатые сутки полёта, был получен сигнал о выходе из строя основной телеметрической системы. Были замечены и изменения орбиты станции.
15 апреля 1973 года у В.Н. Челомея состоялось совещание, на котором присутствовали генерал-полковник М.Г. Григорьев, генерал-лейтенант А.Г. Карась, другие генералы, заместители Генерального конструктора, ведущие специалисты и инженеры. Была создана аварийная комиссия по выяснению причин произошедшего под председательством А.Г. Карася. Между тем станция «Салют-2», постепенно снижая орбиту, вошла в плотные слои атмосферы и её остатки упали в океан.
Официальной причиной неудачи был назван дефект двигателя, но реально причиной могло быть повреждение, полученное при импульсном изменении орбиты, которое могло произойти при взрыве третьей ступени, выходящей на орбиту вместе с кораблём. Тем более что и ПВО США, и наши средства наблюдения заметили на орбите несколько осколков. Челомей эту версию принимать никак не хотел, и баллистик ЦКБМ, изложивший ему эту теорию, был, по выражению В.А. Поляченко, «подвергнут репрессиям».
Впоследствии по распоряжению В.Н. Челомея были приняты меры по обеспечению безопасности третьей ступени после выхода на орбиту: на ней были установлены специальные клапаны для слива остатков топлива.
26 июня 1974 года был произведён запуск второго «Алмаза» — орбитальной научной станции «Салют-3» с целью отработки новых средств космической разведки, продолжения медико-биологических исследований, получения данных для решения народно-хозяйственных задач и проверки работоспособности новых элементов конструкции и оборудования на борту станции. Вслед за станцией «Салют-3» 3 июля стартовал пилотируемый космический корабль «Союз-14» с экипажем — командиром корабля лётчиком-космонавтом полковником П.Р. Поповичем и бортинженером подполковником Ю.П. Артюхиным. Они успешно провели стыковку и перешли на борт станции. Стало очевидным, что теперь страна имеет орбитальную космическую станцию более совершенной конструкции. В ней рациональнее были использованы внутренние помещения, усовершенствованы ряд систем и аппаратура для выполнения запланированных научно-технических исследований и экспериментов.
Характерными особенностями станции «Алмаз» по сравнению с ДОС являлись более точная система ориентации и использование солнечных батарей, панели которых, поворачиваясь относительно её корпуса, могли устанавливаться на оптимальный угол к солнечным лучам. Благодаря этому обеспечивалось получение большей электроэнергии без нарушения заданной ориентации станции в пространстве. Небольшую часть бытового помещения занимал комплексный тренажёр, состоявший из самодвижущейся беговой дорожки и специальных тренировочных костюмов с эластичными шнурами, создававшими нагрузку на отдельные группы мышц. Для изучения распределения аэрозольных частиц в земной атмосфере использовался спектрограф; продолжались эксперименты по выращиванию культур бактерий и опробование установки для регенерации воды из атмосферы станции. Космонавты провели также тщательную отработку всех новых технических систем, которые найдут применение на будущих орбитальных станциях и космических кораблях. Выключив ряд бортовых систем и оставив станцию для продолжения полёта в автоматическом режиме, 19 июля после завершения программы полёта экипаж вернулся на Землю.
Станция «Салют-3» продолжала автономный полёт. К запуску и стыковке со станцией готовился следующий корабль с космонавтами Г.В. Сарафановым и Л.С. Дёминым.
Прошло немногим более месяца после того, как покинул станцию её первый экипаж, и 26 августа 1974 года, около 23 часов по московскому времени (на космодроме — ночь), стартовал корабль «Союз-15».
На этот экипаж возлагались большие надежды. Предыдущий полёт, пробный, показал, что на станции «Алмаз» вполне можно работать и месяц, и два — для этого созданы все условия.
После выхода корабля на орбиту началось его сближение со станцией, однако система сближения и стыковки дала сбой. Попытки ручной стыковки результатов не дали, хотя корабль неоднократно сближался со станцией. На корабле остался запас топлива лишь на тормозной импульс для возвращения на Землю.