Начальный этап освоения космического пространства (полеты на кораблях «Восток» и «Восход») включал в себя вопросы конструирования космических кораблей и их систем, отрабатывались наземные системы управления полетами, методика спуска кораблей с орбиты, поиска и встречи космонавтов на земле.
Первый в мире полет человека в космос состоялся 12 апреля 1961 года. В 6 часов 7 минут с космодрома Байконур со стартовой площадки № 1 был осуществлен пуск ракеты-носителя «Восток-К72К», которая вывела на околоземную орбиту советский космический корабль «Восток».
Космический корабль пилотировал Юрий Гагарин (позывной первого космонавта Земли - «Кедр»). Дублером был Герман Титов, запасным космонавтом - Григорий Нелюбов. Полет продолжался 1 час 48 минут. После совершения одного оборота вокруг Земли спускаемый аппарат корабля совершил посадку на территории СССР в Саратовской области.
Первый суточный космический полет совершил космонавт Герман Степанович Титов с 6 по 7 августа 1961 года на космическом корабле «Восток-2».
Первый групповой полет двух кораблей - «Востока-3» (космонавт Андриян Николаевич Николаев) и «Востока-4» (космонавт Павел Романович Попович) состоялся 11-15 августа 1962 года.
Первый в мире полет в космос женщины осуществила Валентина Владимировна Терешкова с 16 по 19 июня 1963 года на космическом корабле «Восток-6».
12 октября 1964 года стартовал первый многоместный космический корабль «Восход». В экипаж корабля вошли космонавты Владимир Михайлович Комаров, Константин Петрович Феоктистов, Борис Борисович Егоров.
Первый в истории выход человека в открытый космос осуществил Алексей Архипович Леонов во время экспедиции 18-19 марта 1965 года (космический корабль «Восход-2», в составе экипажа - Павел Иванович Беляев). Алексей Леонов удалился от корабля на расстояние до 5 метров, провел в открытом космосе вне шлюзовой камеры 12 минут 9 секунд.
Следующий этап российской пилотируемой космонавтики - создание многоцелевого корабля «Союз», способного совершать сложные маневры на орбите, сближаться и состыковываться с другими кораблями, и долговременных орбитальных станций «Салют».
Первый полет на новом корабле «Союз-1» совершил 23-24 апреля 1967 года космонавт Владимир Михайлович Комаров. При завершении программы полета, когда во время спуска на Землю не вышел основной парашют спускаемого аппарата, Владимир Комаров погиб.
Первый совместный полет трех кораблей: «Союза-6», «Союза-7» и «Союза-8» прошел с 11 по 18 октября 1969 года. В экипажи кораблей вошли космонавты Георгий Степанович Шонин, Валерий Николаевич Кубасов, Анатолий Васильевич Филипченко, Владислав Николаевич Волков, Виктор Васильевич Горбатко, Владимир Александрович Шаталов, Алексей Станиславович Елисеев.
С 1 по 19 июня 1969 года первый длительный космический автономный полет совершили Андриян Николаевич Николаев и Виталий Иванович Севастьянов на космическом корабле «Союз-9».
Первую длительную работу на космической орбите на корабле «Союз-11» проделали с 6 по 30 июня 1971 года космонавты Георгий Тимофеевич Добровольский, Владислав Николаевич Волков, Виктор Иванович Пацаев. При возвращении на Землю произошла разгерметизация спускаемого аппарата, экипаж корабля погиб.
11 января 1975 года началась первая экспедиция на космическую станцию «Салют-4» (экипаж: Алексей Александрович Губарев, Георгий Михайлович Гречко, космический корабль «Союз-17»), которая завершилась 9 февраля 1975 года.
Первый международный космический полет - 15-21 июля 1975 года. На орбите была произведена стыковка космического корабля «Союз-19», пилотируемого Алексеем Леоновым и Валерием Кубасовым, с американским кораблем «Аполлон», пилотируемым астронавтами Т.Стаффором, Д.Слейтоном, В.Брандом. Были совершены взаимные переходы космонавтов и астронавтов, совместные и автономные научные и технические исследования. По словам Алексея Леонова, тогда, в 1970-е годы, двум сверхдержавам удалось доказать, что сотрудничество в решении такой глобальной задачи, как освоение космоса, возможно.
Первую экспедицию на станцию «Салют-5» совершили на космическом корабле «Союз-21» Борис Валентинович Волынов и Виталий Михайлович Жолобов. Экспедиция продолжалась с 6 июля по 24 августа 1976 года.
Первая экспедиция на станцию «Салют-6» прошла с 10 декабря 1977 по 16 марта 1978 года (96 суток, экипаж - Юрий Викторович Романенко, Георгий Михайлович Гречко, космические корабли «Союз-26» (старт) и «Союз-27» (посадка).
С 2 по 10 марта 1978 года на «Салюте-6» побывал первый международный экипаж - космонавт Алексей Александрович Губарев и Владимир Ремек, гражданин Чехословацкой Социалистической Республики. Всего «Салют-6» посетили девять международных космических экспедиций.
Первая экспедиция на орбитальную станцию «Салют-7» прошла с 24 июня по 2 июля 1982 года. На станции тогда работали Владимир Александрович Джанибеков, Александр Сергеевич Иванченков, гражданин Франции Жан-Лу Крестьен. Всего на «Салюте-7» в разное время работали 10 экспедиций.
На смену «Салютам» пришло третье поколение околоземных лабораторий - станция «Мир», которая представляла собой базовый блок для построения многоцелевого постоянно действующего пилотируемого комплекса со специализированными орбитальными модулями научного и народнохозяйственного значения. В дальнейшем к станции были пристыкованы и начали работу модули «Квант», «Квант-2», «Кристалл», «Спектр». Строительство постоянно обитаемого орбитального комплекса было полностью завершено 26 апреля 1996 года, когда к «Миру» был пристыкован пятый, последний модуль дооснащения - «Природа» со сложнейшей научной аппаратурой, которая позволяла производить разносторонние исследования суши, океана и атмосферы.
Орбитальный комплекс «Мир» находился в эксплуатации до июня 2000 года - 14,5 лет вместо пяти предусмотренных. За это время на нем было проведено 28 космических экспедиций, в общей сложности на комплексе побывали 139 российских и зарубежных исследователей космоса, было размещено 11,5 тонны научного оборудования 240 наименований из 27 стран мира.
Во время космических экспедиций были отработаны новые методы сборки в космосе крупногабаритных конструкций с использованием термодинамических соединений из материалов, обладающих эффектом памяти формы - будущих элементов новой Международной космической станции; проводилось изучение природы серебристых облаков, аэрозольных слоев в атмосфере и мезосфере, исследование межзвездного газа, получена научная информация о взаимосвязи физических процессов, происходящих во Вселенной и околоземном пространстве, а также множество других экспериментов по космической медицине, биотехнологии, астро- и геофизике, материаловедению и других.
На российском космическом комплексе установлены мировые рекорды по длительности орбитального полета, продолжительности пребывания в космосе, выходам в открытый космос.
Так, врач-исследователь Валерий Поляков провел в космосе подряд в составе трех космических экспедиций 437 суток 18 часов.
Космонавт Сергей Авдеев установил выдающийся рекорд общей продолжительности пребывания в космосе - суммарно за три полета находился в космосе 742 суток.
Всего за время работы «Мира» в пилотируемом режиме космонавты и астронавты совершили свыше 75 выходов в открытый космос - за бортом проведено в общей сложности около 15 суток.
Космический комплекс «Мир» сменила на орбите Международная космическая станция (МКС), в строительстве которой участвовали 16 стран. При создании нового космического комплекса широко использовались российские достижения в области пилотируемой космонавтики. Эксплуатация МКС рассчитана на 15 лет.
Первая долговременная экспедиция на МКС началась 31 октября 2000 года. В настоящее время на Международной космической станции работает 13-я международная экспедиция. Командир экипажа - российский космонавт Павел Виноградов, бортинженер - астронавт НАСА Джеффри Уильямс. С экипажем 13-й экспедиции на МКС прибыл первый бразильский космонавт Маркос Понтес. После реализации недельной программы он вернулся на Землю вместе с экипажем 12-й экспедиции МКС: россиянином Валерием Токаревым и американцем Уильямом Макартуром, которые работали на станции с октября 2005 года.