12 октября 1964 года в 10 часов 30 минут ракета-носитель с космическим кораблем 3КВ № 3 (“Восход”) стартовала с первой площадки космодрома Байконур. На борту корабля находился экипаж, состоящий из командира корабля подполковника Комарова Владимира Михайловича, членов экипажа -научного сотрудника - космонавта кандидата технических наук Феоктистова Константина Петровича и врача - космонавта Егорова Бориса Борисовича.
После выхода корабля на околоземную орбиту Владимир Комаров доложил в наземный центр управления полетом о положении дел на борту “Восхода”. Константин Феоктистов приступил к регистрации параметров, характеризующих работу бортовой аппаратуры, контролировал температуру, давление и влажность в кабине корабля. Борис Егоров, осмотрев товарищей по экипажу, записал в бортовом журнале результаты медицинских наблюдений.
В ходе суточного космического полета Владимир Комаров неоднократно ориентировал “Восход” в пространстве, используя систему ручного управления. Константин Феоктистов фотографировал горизонт Земли, наблюдал границу между земной поверхностью и атмосферой. Борис Егоров осуществлял физиологические наблюдения за сердечно-сосудистой системой, кровеносной системой, функциями вестибулярного аппарата, центральной и периферийной нервными системами, исследовал дыхание, газообмен и энергозатраты в условиях невесомости, производил забор крови у всех членов экипажа.
13 октября 1964 года программа односуточного полета была полностью выполнена. “Восход” успешно сошел с орбиты и в 10 часов 47 минут приземлился в 312 километрах северо-восточнее города Кустанай (Казахская ССР).
Увы, пропагандистский эффект от нового советского достижения в области освоения космического пространства оказался смазан политическими реалиями - в тот же день Пленум ЦК КПСС снял со всех постов и отправил на пенсию Первого секретаря ЦК КПСС, Председателя Совета Министров СССР Никиту Сергеевича Хрущева. Это была мировая новость № 1, а успешный полет советского многоместного корабля занял в те дни только вторые позиции.
Полет “Восхода” был первой ступенькой масштабного космического проекта полетов многоместных кораблей, который задумали Сергей Королев и его коллеги. Вторым шагом должен был стать выход в космос из космического корабля одетого в скафандр космонавта - конечно же, снова первый в мире. Американцы собираются осуществить подобную операцию весной 1965 года. Что же, мы должны стартовать раньше и обеспечить советский приоритет в “космической гонке”.
18 марта 1965 года в 10 часов 00 минут по московскому времени с первой площадки космодрома Байконур был осуществлен запуск космического корабля 3КД № 4 (“Восход-2”). На его борту находился экипаж в составе командира корабля полковника Беляева Павла Ивановича и второго пилота подполковника Леонова Алексея Архиповича.
Подготовка к выходу второго пилота в космическое пространство началась сразу же после выведения корабля на околоземную орбиту. На втором витке вокруг Земли Алексей Леонов вышел в открытый космос. В безопорном пространстве он совершил пять отходов и подходов к кораблю. Самый первый отход он выполнил на минимальное расстояние - около одного метра. В последующих отходах второй пилот удалялся от корабля на полную длину фала - на пять метров.
Плавая в безопорном пространстве, космонавт вел телефонные переговоры с командиром корабля и наземными станциями связи, определял возможности ориентации человека в открытом космосе.
Когда “Восход-2” пролетал над Сибирью, Алексей Леонов вернулся внутрь корабля. Это удалось сделать с трудом, поскольку скафандр раздулся из-за большой разницы во внутреннем и внешнем давлении.
После завершения выхода в космос Алексея Леонова, экипаж корабля проводил навигационные эксперименты, наблюдал за метеорологическими процессами в земной атмосфере, изучал ее оптические характеристики. Павел Беляев и Алексей Леонов выполнили также значительный объем медицинских исследований, продолжили исследования вестибулярного аппарата.