Алексей Леонов был зачислен в первый отряд космонавтов 7 марта 1960 года. Помимо него в него входили еще 11 военных летчиков: Иван Аникеев, Валерий Быковский, Борис Волынов, Юрий Гагарин, Виктор Горбатко, Владимир Комаров, Григорий Нелюбов, Андриян Николаев, Павел Попович, Герман Титов и Георгий Шонин.
Алексей Архипович ждал своего часа целых пять лет – он стал лишь 11-м советским космонавтом. Любопытно, что командиром экипажа «Восхода-2» был назначен Павел Беляев, который учился летать в небе Удмуртии – он окончил школу лётчиков в Сарапуле. Во время первого в истории выхода человека в открытый космос Павел Иванович страховал напарника, оставаясь в кабине корабля.
Общее время нахождения А.Л. Леонова вне корабля составило 12 минут 9 секунд, и по его итогам был сделан вывод о возможности человека выполнять различные работы в открытом космосе. Для человека, находящегося в открытом космосе, самую большую опасность представляют астероиды и космический мусор. На высоте 300 километров над Землей орбитальная скорость составляет 7,7 километров в секунду, что в 10 раз превышает скорость полета пули. Это значит, что кинетическая энергия даже маленькой песчинки равна энергии летящей пули!
Интересно и то, что в советских кораблях с самого начала имелся отдельный шлюзуемый отсек. Ранние американские корабли его не имели, а потому для выхода астронавта в открытый космос приходилось разгерметизировать весь корабль.
22 января 1969 года находился в автомобиле, обстрелянном офицером Виктором Ильчиным в ходе покушения на Леонида Брежнева, но не пострадал.
В 1971 году был командиром основного экипажа кораблая Союз-11. Незадолго до старта медкомиссия дала отвод одному из коспонавтов, и экипаж полностью сменили. Полетели дублёры - Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев, которые погибли во время посадки спускаемого аппарата.
С 15 по 21 июля 1975 года Алексей Леонов в качестве командира экипажа участвовал в первой в истории стыковке космических кораблей двух стран – «Союза-19» (СССР) и Apollo-21 (США).
Дважды Герой Советского Союза Алексей Леонов скончался 11 октября 2019 года на 86-м году жизни в госпитале имени Бурденко после продолжительной болезни.