18 березня 1965 року Олексій Леонов здійснив політ у космос спільно з Павлом Бєляєвим як другий пілот на космічному кораблі «Схід-2». У ході цього польоту Леонов здійснив перший історія космонавтики вихід у відкритий космос тривалістю 12 хвилин 9 секунд.
Влітку 1960 року була виділена група із шести космонавтів: Юрій Гагарін, Герман Титов, Андріян Ніколаєв, Павло Попович, Григорій Нелюбов та Валерій Биковський. Ця група продовжила безпосередню підготовку до першого польоту людини в космос.
При поверненні космонавтів на Землю 19 березня 1965 року відмовила автоматична система орієнтації корабля і посадка проводилася вручну. Екіпаж приземлився у нерозрахунковому районі – за 180 км на північ від Пермі, далеко від населених пунктів.
Олексій Леонов 18 березня 1965 року рівно о 10-й ранку з космодрому Байконур стартувала ракета-носій з кораблем «Схід-2». У його екіпажі було двоє людей — командир Павло Бєляєв та другий пілот Олексій Леонов. Трохи більше, ніж за півтори години льотчик-космонавт Олексій Леонов став першою людиною, яка вийшла у відкритий космос.