Возвратившийся после первого полета 10 августа 1936 года экипаж самолета АНТ-25 на подмосковный Щелковский аэродром приехал встретить даже Сталин. Троица отважных летчиков была удостоена звания Героев Советского Союза. С этого момента Чкалов приобрел всенародную известность.
Ко второму полету в США готовились тщательно. Разрешение на его осуществление было получено только после организации дрейфующей станции «Северный полюс-1». Именно она могла поддерживать с самолетом радиосвязь и передавать на его борт метеосводки.
25 мая 1937 года чкаловский экипаж был вызван в Кремль. Сталин внимательно слушал доклад о плане перелета и после этого летчики получили разрешение готовиться к старту. 18 июня в 4 часа 5 минут по московскому времени Чкалов поднял тяжело нагруженную машину с бетонки Щелковского аэродрома и взял курс на север.
Полет оказался очень трудным. Он сопровождался поломками в системе маслопроводов, сбоями в работе двигателя, обледенением винта и плоскостей, что грозило аварией, даже катастрофой. Но самое главное — ограничением запасов кислорода. Однако, несмотря на эти неприятности, отважный экипаж выполнил свой план. 20 июня самолет АНТ-25 приземлился на аэродроме Баракс в небольшом городке Ванкувер.
Среди приветствовавших геройский экипаж на американской земле были посол СССР в США А. А. Трояновский и Дж. К. Маршалл, будущий генерал и государственный секретарь США. Позднее он принял членов экипажа у себя дома. За этот перелет экипаж был награжден орденами Красного Знамени. Это был триумф экипажа и всей советской авиации. Кроме этого, полет положил начало взаимопонимания между советским и американским народами. Это к концу 30-х годов было очень важным.
Тысячи американцев пришли на аэродром Баракс, чтобы поприветствовать отважную троицу пилотов. Героический экипаж был принят президентом США Франклином Рузвельтом. Американцы обожествили Чкалова. Даже звезды Голливуда выстраивались в очередь за автографом. А при возвращении домой на пароходе «Нормандия» с ним познакомилась знаменитая актриса Марлен Дитрих, которая чувственно выражала ему свои восхищения. С этой «белокурой бестией», женщиной-пантерой, сводившей с ума мужчин, завязался у Валерия Павловича даже корабельный роман.
Читая мемуары Марлен Дитрих, можно прийти к выводу, что этот «голубой ангел» с идеальной фигурой и стальным позвоночником была благовоспитанной фрейлейн чуть ли не с безупречным моральным обликом. А вот в воспоминаниях ее единственной дочери, Марии Рива, она была совсем иной — деспотичной и распутной. Думается, такая линия поведения могла быть платой спецслужбам США за ее измену рейху. Что-то подобное было навязано ею советскому режиссеру Г. В. Александрову, который не без ее влияния заставил жену Любовь Орлову стать блондинкой под «а-ля Марлен». У Дитрих была своя игра…