1965年3月18日，列昂诺夫中校和别利亚耶夫一起，乘“上升—2”号 宇宙飞船，在拜科努尔升空。格林威治时间8时30分，列昂诺夫离开坐椅， 穿好航天服，身背氧气筒，经过连接在宇宙飞船一端的一个气闸室，走出飞 船船舱外，进入宇宙空间。地面指挥里听到列昂诺夫从太空中传来的声音：

“我正在脱离。”接着又传来两遍同样的声音：“人——外——出——到— —宇宙——空间啦！”人们从电视的萤光屏上看到，列昂诺夫的动作过程像 是潜水员从潜水艇中进入海底，只不过潜水员通过的是水闸，宇宙中的危险 性不知要比水中的危险性大多少倍。由于飞船和航天员都处于失重状态，空 间漫步不是在走，而是在飘。动作稍有疏忽，航天员就会飘离飞船而永远回 不来了。为了保证安全，一根长5米的缆索把航天员紧紧拴住。缆索中的电 话线保证了舱内外两名航天员通话，电缆线还把舱外航天员在宇宙空间的一 切生理感觉、生物功能测量数据传回坐舱并发回地球。列昂诺夫在空中停留 了20分钟后，由原通道回到了舱内。在20分钟内，列昂诺夫飘了12分9 秒。从发回的电视图像上看出，列昂诺夫的动作笨拙得可笑，但这是距地球 500公里的高空，飞船和人均以每小时2.8万公里的速度飞行，同时这也证 实了人是可以在宇宙空间中停留并活动的。这为以后的宇宙航行积累了经 验。