Штурм океана вселенной нарастал. В течение 1963 – 1965 годов были осуществлены новые старты. «Зонд-1», «Зонд-2», «Зонд-3», «Луна-4», «Луна-5», «Луна-6», «Луна-7» и «Луна-8» продолжили освоение космических трасс, начатое первой автоматической станцией «Луна».
Удачно выдержали испытание и новые маневрирующие космические летательные аппараты: «Полет-1» (декабрь 1963 г.) и «Полет-2» (апрель 1964 г.). 1964 год был ознаменован еще одним крупным успехом космонавтики: 30 января вышли на разные орбиты сразу две научные станции – «Электрон-1» и «Электрон-2», а 11 августа автоматические лаборатории «Электрон-3» и «Электрон-4».
В соответствии с программой отработки систем дальней космической радио– и телесвязи с использованием искусственных спутников Земли 25 апреля 1965 года в Советском Союзе был осуществлен запуск активного ретранслятора «Молния-1». Уже десять спутников этой серии трудятся в космосе.
12 октября 1964 года на борту корабля-спутника «Восход» в космос поднялись летчик, ученый и врач – В. Комаров, К. Феоктистов и Б. Егоров. Создание этого корабля явилось новой страницей в истории космонавтики. Впервые космонавты совершили полет без скафандров. Впервые ученый и врач лично проводили наблюдения и научные измерения непосредственно на борту корабля. Впервые корабль-спутник осуществил так называемую мягкую посадку – в момент приземления скорость аппарата была равна нулю.
18 марта 1965 года. Новый творческий шаг в развитии космонавтики связан с полетом корабля «Восход-2», на борту которого находились летчики-космонавты Павел Беляев и Алексей Леонов. Во время полета этого корабля был осуществлен впервые в мире выход человека непосредственно в космическое пространство. Летчик-космонавт А. Леонов в скафандре с автономным жизнеобеспечением пробыл около 20 минут в космосе и успешно провел сложный научно-технический эксперимент. Проведение этого эксперимента открыло большие возможности для осуществления полетов человека к другим небесным телам, для создания обитаемых межпланетных станций.
16 июля 1965 года с помощью новой мощной ракеты-носителя на околоземную орбиту вышла научная станция «Протон-1» с общим весом 12,2 тонны. За ней последовали аналогичные аппараты – «Протон-2» и «Протон-3». Три года спустя стал на космическую вахту семнадцатитонный «Протон-4».
22 февраля 1966 года вышел на орбиту спутник «Космос-? 10». На его борту находились две собаки по кличкам Ветерок и Уголек. Более двадцати суток длились медико-биологические исследования на орбите. За 528 часов полета получена уникальная информация о влиянии на организм животных длительной невесомости, космического излучения и радиационных поясов Земли.