Анализ и устранение неполадок заняли еще два с лишним месяца. Наконец 16 января 1969 года пилотируемые корабли «Союз-4» и «Союз-5» успешно состыковались на орбите. Владимир Александрович Шаталов и Евгений Васильевич Хрунов, облачившись в скафандры «Ястреб», перешли через открытый космос из «Союза-5» в «Союз-4», корабли разошлись и через трое суток после старта совершили мягкую посадку. При этом вполне мог погибнуть «Союз-5» с оставшимся на нем Борисом Валентиновичем Волыновым: отсеки корабля не разделились и спускаемый аппарат едва не прогорел при входе в атмосферу. Несмотря на этот сбой, разработчики космической техники вздохнули с облегчением: основные трудности на этапе введения кораблей 7К-ОК в эксплуатацию были преодолены.
Январский полет двух «Союзов» стал знаковым еще и потому, что после стыковки они были официально названы «первой экспериментальной космической орбитальной станцией». Идея создания орбитальных станций принадлежит основоположникам космонавтики. О том, что перед полетами к другим планетам необходимо создавать такие станции, писали многие, включая Циолковского. Их последователи вполне разделяли эту идею: например, в январе 1965 года Сергей Королев в программной статье «Космические дали», опубликованной под псевдонимом в газете «Правда», прямо заявлял о том, что создание орбитальных станций является обязательным этапом в развитии космонавтики. Орбитальные станции должны были служить в качестве космических верфей, научных лабораторий, обсерваторий и заводов. Кроме того, на их борту будущие покорители Вселенной должны были осваивать быт в принципиально новых условиях существования: при невесомости, под воздействием космического излучения, в искусственной атмосфере. Успешные стыковки «Союзов» в беспилотном и пилотируемом режимах доказывали, что от теории можно переходить к практике, собирая на орбите конструкции любой степени сложности.
Прорыв к новым возможностям следовало закрепить, и в октябре 1969 года состоялся групповой полет сразу трех кораблей с участием семи космонавтов: «Союза-6», «Союза-7» и «Союза-8». Конечно, он не мог затмить высадку астронавтов «Аполлона-11» на Луну, но все равно производил сильное впечатление: корабли отработали на орбите почти пять полных суток, маневрируя друг относительно друга. Наиболее интересный эксперимент был проведен на «Союзе-6». Поскольку на нем не было стыковочного агрегата, то специалисты смогли разместить в бытовом отсеке довольно громоздкую сварочную установку «Вулкан». С ее помощью предполагалось выяснить, возможно ли осуществлять простейшие технологические операции в условиях открытого космоса. Космонавты Георгий Степанович Шонин и Валерий Николаевич Кубасов подготовили установку, перешли в спускаемый аппарат и закрыли за собой люк между отсеками. Бытовой отсек был разгерметизирован, и космонавты с пульта включили «Вулкан», работавший по ранее заложенной программе, в соответствии с которой поочередно проводились несколько видов электросварки на разных образцах металлов. Когда процесс был завершен, космонавты наддули бытовой отсек, открыли люк и были потрясены: «Вулкан» поначалу сварил несколько образцов металлов, но затем по непонятной причине прожег насквозь монтажный стол, добравшись до корпуса и оплавив внутреннее декоративное покрытие. Бортинженер Кубасов сразу оценил опасность ситуации: если алюминиевый корпус поврежден, то от внутреннего давления в любой момент он может треснуть, что приведет к «взрывной» разгерметизации всего корабля, а скафандров на «Союзе-6» не было. Прихватив необходимые вещи и сварочные образцы, экипаж быстро вернулся в спускаемый аппарат и не решался выходить из него до окончания полета.