Ход испытаний контролировали Сергей Королев, Леонид Воскресенский и Анатолий Кириллов. Полет продлился 108 минут, за которые корабль совершил свободный полет вокруг планеты и успешно приземлился в назначенном месте – возле деревни Смеловка в Саратовской области.
В 60-х годах прошлого века каждый школьник поименно знал первых 10-15 советских космонавтов, совершивших полеты вокруг Земли и выходивших в открытый космос. После каждого полета летчики-космонавты отправлялись в многодневные поездки по стране, в том числе и на южные Курилы.
Во время полета был осуществлен не имеющий аналогов эксперимент – Евгений Хрунов и Алексей Елисеев надели скафандры и вышли в открытый космос. Спустя 37 минут их встретил на корабле «Союз-4» Владимир Шаталов. Это был единственный в истории переход из корабля в корабль через открытый космос.