Zwei Wochen nachdem die Raumstation Saljut 5 ihren Orbit erreicht hatte, folgte an Bord von Sojus 21 ihre erste Besatzung. Dieses spezifische Raumschiff war ursprünglich vorgesehen gewesen, die erste Mission zur nächsten (zivilen) Raumstation Saljut 6 zu fliegen. Nachdem aber Ende 1975 mit einem eigentlich für einen Flug zu Saljut 5 gebauten Raumschiff ein Dreimonatsflug zu Saljut 4 unternommen worden war (Sojus 20), war das Raumschiff mit der Bordnummer 41 seinerseits „umgewidmet“ worden. Ohne Probleme beförderte die am 06.07.1976 um 12:09 UTC von Baikonur gestartete Sojus 11A511 Rakete das Raumschiff mit den beiden Kosmonauten Boris Wolynow und Witali Sholobow auf die erdnahe Annäherungsbahn an die Raumstation. Doch eine erste Überprüfung der Bordsysteme ergab, daß sich eine der Antennen des Annäherungs– und Rendezvoussystems Igla nicht entfaltet hatte. Dennoch schien das System zunächst korrekt zu arbeiten. In 350 m Entfernung konnten die Kosmonauten die Raumstation visuell ausmachen. Doch dann beschleunigte bei 270 m ihr Raumschiff bis auf 2 ms^–1 . Zu schnell für ein reguläres Rendezvousmanöver. Aber die Flugleitung beschied die Bitte von Wolynow, die manuelle Kontrolle übernehmen zu dürfen, abschlägig. Immerhin nahm die Annäherungsgeschwindigkeit jetzt auch nicht mehr zu. Doch geriet die Raumstation nun aus dem Sichtfeld der Kosmonauten. Der Computer steuerte Sojus 21 offenbar auf einem Kurs, der an der Station vorbeiführte. In nur noch 70 m Entfernung übernahm Wolynow daraufhin doch noch die Handsteuerung. Dank eines guten Trainings gelang ihm in einem riskanten Manöver die sichere Annäherung und schließlich das Dockingmanöver am 07.07.1976 um 13:40 UTC. Fünf Stunden später wechselten die Kosmonauten in die Raumstation hinüber und begannen, deren Systeme zu entkonservieren. Vor ihnen lag eine auf zwei Monate angelegte Forschungsmission. Schwerpunkte waren trotz des militärischen Charakters der Raumstation raumfahrtmedizinische Untersuchungen. Breiten Raum nahmen aber auch materialwissenschaftliche und technologische Untersuchungen ein. So wurde im Sfera Schmelzofen ein Block aus sogenanntem Woodschem Metall geschmolzen, der später zur Untersuchung auf die Erde zurückgebracht wurde. Erprobt wurden auch Verfahren zum Löten von Edelstählen. Außerdem forschten die Kosmonauten erstmals zum Kristallwachstum unter Mikrogravitations­bedingungen. Bedeutsam waren natürlich auch die Erdbeobachtungen, die sowohl für die Geologie und Landwirtschaft, als auch für das Militär betrieben wurden. Große Relevanz für zukünftige Missionen hatten auch Betankungsversuche. Das straffe Programm ließ den beiden Kosmonauten kaum Raum für Freizeit. Lediglich am 11.07.1976 gewährte der Fluplan ihnen einen freien Tag. Dementsprechend hoch war die Belastung von Wolynow und Sholobow. Ob dies zum vorzeitigen Abbruch der Mission nach 49 Tagen aufgrund (offiziell nie bestätigter) gesundheitlicher Probleme von Sholobow beigetragen hat, ist bis heute unklar. Sholobows Probleme, medizinisch als Sensorische Deprivation bezeichnet, begannen offenbar, nachdem es am 17.08.1976 zu einem vorübergehenden Zusammenbruch der Energieversorgung an Bord von Saljut 5 gekommen war, verbunden mit dem Ausfall der Lageregelung und Lebenserhaltungssysteme. Insgesamt war das Unternehmen aber durchaus ein Erfolg.