Pilot militar, formà part del primer grup de cosmonautes (1960) del programa espacial soviètic. Fou el primer home que sortí fora del vehicle estant en òrbita terrestre, fet que tingué lloc el 18 de març de 1965, durant el vol del Voskhod 2, i que durà poc més de 12 minuts.
El 1975 fou el cap de la tripulació soviètica de la missió Sojuz-Apollo, la primera conjunta entre els Estats Units i la Unió Soviètica. Del 1976 al 1982 fou cap de formació d’astronautes al Centre Jurij Gagarin. Retirat el 1992, rebé nombroses condecoracions, entre d’altres el premi Lenin (1980) i el premi estatal de l’URSS (1981).