Однако о победе коммунизма думали идеологи в ЦК КПСС, а не разработчики ракетно-космической техники. Главная причина поражения была в слишком большом спектре задач, решаемых советской космонавтикой: здесь и лунная программа, и создание орбитальных космических станций, и разработка межпланетных спутников для полета к Марсу, Луне и Венере. Если США бросили все силы на реализацию лунной программы, то в СССР, кроме всего прочего, должны были решаться задачи достижения военного паритета с блоком НАТО после погрома, устроенного Хрущёвым в начале 60-х гг. в авиации и флоте. Отставание было ликвидировано лишь к началу 80-х гг. Естественно, сказывалась и большая эффективность экономики США.
1964 г. ознаменовался полетом трех космонавтов: В. М. Комарова, К. П. Феоктистова и Б. Б. Егорова на космическом корабле «Восход». 18–19 марта 1965 г. совершил полет космический корабль «Восход-2» с космонавтами П. И. Беляевым и А. А. Леоновым, причем Алексей Архипович Леонов впервые в мире вышел в открытый космос. Этот эксперимент едва не закончился трагедией, так как у космонавта внезапно раздулся скафандр, и он только чудом смог втиснуться в открытый шлюз космического корабля уже на пределе достаточности воздуха.
К 1966 г. под руководством Королева были осуществлены разработки новых космических кораблей класса «Союз», до сих пор успешно летающих в космос. 1 марта 1966 г. межпланетная станция «Венера-3», запущенная 16 ноября 1965 г., впервые достигла Венеры, доставив на ее поверхность вымпел с гербом СССР. 6 марта 1966 г. ОКБ-1 было преобразовано в Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), а 11 мая Главным конструктором и его начальником был назначен В. П. Мишин.
Не обошлось и без жертв. 23 апреля 1967 г. с космодрома Байконур стартовал новый космический корабль «Союз-1», который пилотировал летчик-космонавт Владимир Комаров. Корабль имел много недоработок, а запуски в беспилотном режиме были неудачными. 28 ноября 1966 г. полет первого автоматического «Союза-1» закончился аварийным сходом с орбиты. 14 декабря того же года пуск «Союза» также окончился аварийно, да еще и с разрушением стартового стола. Несмотря на все это, советское политическое руководство настояло на срочной организации нового космического достижения к 1 мая. Ракету спешно готовили к старту, первые проверки выявили более сотни неполадок. При жизни С. П. Королева данный полет не состоялся бы ни при каких обстоятельствах, однако к возражениям В. П. Мишина никто прислушиваться не хотел. Корабль вышел на орбиту, но дефектов оказалось так много, что его пришлось срочно сажать. При посадке произошел отказ парашютной системы, и Владимир Комаров погиб при ударе о землю. Доработки проекта велись более года. 25 октября 1968 г. состоялся запуск космического корабля «Союз-2» в автоматическом режиме, а 26–30 октября – комического корабля «Союз-3», пилотируемого Героем Советского Союза летчиком-космонавтом Георгием Тимофеевичем Береговым, получившим это звание в годы войны. В задачу полета входила стыковка двух кораблей, однако ее осуществить не удалось из-за перерасхода топлива.
С 1967 по 1971 г. было совершено 10 полетов космических кораблей «Союз». С 14 по 15 января 1969 г. состоялась первая стыковка космических кораблей «Союз-4», пилотируемого космонавтами В. А. Шаталовым и Б. В. Волыновым, и «Союз-5», управляемого А. С. Елисеевым и Е. В. Хруновым, причем два последних космонавта вышли в открытый космос и пересели в другой корабль. 19 апреля 1971 г. был осуществлен запуск первой в мире орбитальной космической станции «Салют-1». 23–25 апреля 1971 г. космический корабль «Союз-10» доставил на станцию первый ее экипаж в составе В. А. Шаталова, А. С. Елисеева и Н. Н. Рукавишникова. Следующая экспедиция должна была работать на станции 23 дня, что было рекордом по длительности пребывания в космосе. 6 июня 1971 г. экипаж космического корабля «Союз-11» в составе Георгия Добровольского, Владислава Волкова и Виктора Пацаева стартовал с космодрома Байконур и успешно состыковался со станцией. На космодроме перед стартом основной экипаж (Алексей Леонов, Валерий Кубасов и Петр Колодин) был заменен дублирующим (Добровольский, Волков, Пацаев). 30 июня 1971 г. при возвращении на Землю произошла разгерметизация спускаемого аппарата и экипаж погиб. С тех пор космические корабли комплектуются специальными скафандрами, в которые все члены экипажа облачаются на активных участках полёта.