这是以前苏美的宇宙实践中所未有过的卓越新成就。
科罗廖夫非常激动，他说：“在费奥克季斯托夫飞行之后，宇宙之路为科学家们敞开了。现在他们不仅仅可以看数字和仪器记录、摄影及遥测底片、电报记录，不，今天的科学家可以对事物有自己新鲜的认识，有切身经历和亲眼所见的感受，从现在起他们极有可能去完成他们希望进行的研究以及当场分析获得的数据，并且继续向前发展。”
为了表彰和纪念前苏联人民征服宇宙空间作出的卓越功绩，前苏联政府决议在庆祝伟大的十月革命47周年之际，举行“宇宙”纪念碑隆重揭幕仪式。1964年11月4日揭幕式正式举行，一座“宇宙”丰碑矗立在离莫斯科前苏联国民经济成就展览会不远的地方。
舱闸系统和独特的密封航天服，都是在科罗廖夫指示下由设计师们精心研制的。人穿着这种航天服可以离开飞船直接在太空深处生活和工作。科罗廖夫要将青年时代的幻想变为现实——人在太空中漫步。
1965年3月18日，列昂诺夫中校和别利亚耶夫一起，乘“上升－2”号宇宙飞船，在拜科努尔升格林尼治时间8时30分，列昂诺夫离开坐椅，穿好航天服，身背氧气筒，经过连接在宇宙飞船一端的一个气闸室，走出飞船船舱外，进入宇宙空间。地面指挥里听到列昂诺夫从太空中传来的声音：
“我正在脱离。”接着又传来两遍同样的声音：“人——外——出——到——宇宙——空间啦！”人们从电视的荧光屏上看到，列昂诺夫的动作过程像是潜水员从潜水艇中进入海底，只不过潜水员通过的是水闸，宇宙中的危险性不知要比水中的危险性大多少倍。由于飞船和航天员都处于失重状态，空间漫步不是在走，而是在飘。动作稍有疏忽，航天员就会飘离飞船而永远回不来了。为了保证安全，一根长5米的缆索把航天员紧紧拴住。缆索中的电话线保证了舱内外两名航天员通话，电缆线还把舱外航天员在宇宙空间的一切生理感觉、生物功能测量数据传回坐舱并发回地球。列昂诺夫在空中停留了20分钟后，由原通道回到了舱内。在20分钟内，列昂诺夫飘了12分9秒。从发回的电视图像上看出，列昂诺夫的动作笨拙得可笑，但这是距地球500公里的高空，飞船和人均以每小时2.8万公里的速度飞行，同时这也证实了人是可以在宇宙空间中停留并活动的。这为以后的宇宙航行积累了经验。
科罗廖夫聚精会神地观察着这一切。又看到舱内各项参数均在标准范围之内，再也控制不住激动的心情，对着话筒向飞船中两名航天员说：“祝贺你们顺利完成任务。谢谢！”
“上升－2”号飞船还在宇宙中继续飞行，地面上的记者招待会已经在科罗廖夫的办公室举行了。
科罗廖夫实现了青年时代的幻想，使得憋在肚子的话像一下子拱破闸门，他讲了很多话，预计了未来宇宙飞船的发展，如当飞船长时间停留在宇宙中，靠简易宇宙飞行器供给补给，人可以到飞船外进行劳动操作，等等。
3月19日，“上升－2”号飞船预计将在指定地区着陆。科罗廖夫赶赴现场观看、检验这次飞行的最后步骤的情况。
原来预计，“上升－2”号应在飞行第18圈时着陆。但发给制动发动机装置的指令没有通过。于是，国家宇宙委员会作出决定：命令“上升－2”号飞船指令长别利亚耶夫用手操纵系统完成着陆。科罗廖夫通过无线电亲自向别利亚耶夫转达这个决定。
飞船飞行到第19圈时，指令长别利亚耶夫用手操纵校正了飞船的方位，启动了制动装置。
过了几小时，塔斯社广播说：“3月19日莫斯科时间12时零2分，由指令长别利亚耶夫上校和第二驾驶员列昂诺夫驾驶的‘上升－2’号宇宙飞船顺利地在彼尔姆市区着陆。飞船着陆是别利亚耶夫上校利用手操纵系统完成的。”
最后的日子
在发展航天技术方面，人们对科罗廖夫所作出的贡献有各种各样的评论，但有一点是大家公认的：科罗廖夫作为着名的科学家具有罕见的品质——出色的工程技术洞察力、坚强的意志和惊人的组织才能。
加加林对自己的导师评价是：“很多人都十分了解科罗廖夫的巨大才能、坚强意志和优良的道德品质。他的一生是忘我的为党和人民的事业服务的典范。”
季托夫这样写道：“科罗廖夫具有旺盛的精力，解决复杂问题时罕见的果敢，细致的工程技术洞察力和科学预见。科罗廖夫清楚地懂得，在科学预见中由专家们组成的集体发挥着主要作用。他在自己的探索中始终依靠集体的力量。他是苏维埃新型的科学家和设计师、我们祖国的热情而积极的爱国者。”
第一位科学家航天员费奥克季斯托夫博士这样称赞自己的导师：“他最大的特点是精力异常充沛。他用这种力量感染着周围的人。他是个果敢的人，很多时候又十分严厉。科罗廖夫是一块冷漠、理性、压力和幻想的合金。”
波波维奇这样回忆科罗廖夫：“科罗廖夫是个真诚感人、朴实、和蔼可亲的人，但是如果他见到了疏忽、懒惰和轻率的现象，他又可能成为一个毫不留情的、甚至粗暴的人。他讨厌漠不关心的人。时时事事都要求做到准确无误。他赞赏勤劳精神，憎恨虚荣。”
别列格沃伊说：“每个人都有自己的座右铭。我的座右铭永远是三个名字：齐奥尔科夫斯基、科罗廖夫、加加林。”
沃雷诺夫说：“科罗廖夫院士的功绩在于他善于把当代伟大的科学家团结在征服宇宙的思想周围，培养出一大批年轻的设计师、工程师。”
航天员们结束飞行返回后，都会向科罗廖夫赠送有题字的照片。科罗廖夫像父亲一样慷慨地把自己的知识和生活经验传授给航天员。他爱他们，珍惜他们，因为他们对面临的危险毫不畏惧，他们要帮助人们去认识太空。
科罗廖夫也在不断地充实着自己的知识。他了解新事物的欲望旺盛，保持始终，并没有随岁月流逝而消弱——他是同他一起工作的青年科学家、工程师和工人的楷模。
科罗廖夫生命最后一年即1965年是这样度过的：
3月领导“上升－2”号飞船的飞行。航天员列昂诺夫在航天史上首次外出到宇宙空间。
4月参加“月球－5”号自动行星际站的发射。
6月参加“月球－6”号自动行星际站的发射。
7月参加“探测器－3”号飞行器的发射。在绕月球飞行之后，该飞行器向地球发回“月球－3”号行星际站未能拍下部分的月球背面照片。参加了科学实验室——重型卫星“质子”号的发射。
10月参加“月球－7”号自动行星际站和第二颗通信卫星“闪电－1”号的发射。
11月参加“金星－2”号和“金星－3”号自动行星际站的准备和发射工作。
12月参加“月球－8”号自动行星际站的准备和发射工作。26日，在星城会见航天员，视察了培训中心实验室。参加“月球－9”号自动行星际站的飞行计划会议。该自动行星际站完成了月球表面上的软着陆，架起了地球与月球之间的“桥梁”。
科罗廖夫经常就火箭与航天技术问题为报刊杂志撰稿。近年来，他坚信航天成功的文章时常在《真理报》上发表，其中有：《宇宙空间之研究》、《宇宙远处》、《祝贺新的宇宙年》、《走向未来》等。在这些文章里，科罗廖夫既对取得的成就给予评价，又对明天以至更遥远的未来作出预测。
科罗廖夫病了，累倒了，1966年1月5日住进了医院。很凑巧，他的母亲玛丽娅·尼古拉耶芙娜也住在这所医院里，母子这时才得以在一起追溯往事，思考未来。
航天员们去医院看望他们的导师科罗廖夫，见母子俩促膝而坐，十分亲密。科罗廖夫的膝盖上放着厚厚的书：《爱因斯坦研究》，旁边放着《真理报》。
加加林意识到谈话让科罗廖夫感觉累了，于是匆匆地看了一下腕上的手表。
科罗廖夫意识到加加林要走，顺便和妻子说了一句：“我的表停了。”
加加林立刻从腕上摘下自己的手表，送给科罗廖夫，而科罗廖夫执意不收。加加林像个孩子似的说：“我恳求您啦，就算是我一点小小的礼物吧！”
科罗廖夫终于收下了第一位航天员的手表，并把它戴上。加加林满意地笑了，但他无论如何也没有想到，这竟是他们之间的最后一次见面。
科罗廖夫终因劳累过度、心力衰竭，于1966年1月14日与世长辞，终年59岁。
