El 18 de marzo de 1965, Leonóv logró lo impensable hasta ese entonces. Abrió la escotilla de la nave y se encontró un ambiente de total silencio y tranquilidad; durante 23 minutos con 45 segundos, el ruso caminó por el espacio a cinco metros de su medio de transporte, el Voshkod-2. Años después, en 2011, confesó en una entrevista que realizó la hazaña ignorando la información de sus superiores	Leónov fue el undécimo cosmonauta ruso y el primero que realizó una caminata espacial, por ello recibió el reconocimiento «Héroe de la Unión Soviética». Además, comparte la distinción de ser uno de los primeros cosmonautas soviéticos que trabajaron con Yuri Gagarin, la primera persona que viajó al espacio en 1961. Cuando este último falleció, en 1968, Leónov fue uno de los primeros en acudir a sus funerales, por la amistad que compartían.