۱۵ ژوئیه ۱۹۷۵، اولین مأموریت فضایی مشترک بین ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی در مدار زمین قرار گرفت. آنها آن را پروژه آزمایشی آپولو-سایوز نامیدند. این مأموریت به‌صورت تشریفاتی پایان مسابقه فضایی را رقم زد.
باوجود اینکه اهداف سیاسی، تنش‌زدایی و همکاری بین دو کشور نقطه عطف این مأموریت بود، اهداف علمی و فنی را نیز در پی داشت.
طی این مأموریت سیستم‌های فضایی دو فضاپیمای آپولو و سایوز باهم هماهنگ شدند تا سامانه اتصال را آزمایش کنند.
آزمایش سخت‌افزارها، سامانه‌ها، ابزار ضروری و نجات اضطراری از دیگر آزمایش‌های این مأموریت بودند.
ابتدا فضانوردان روسی الکسی لئونوف و والری کوباسوف توسط سایوز از قزاقستان بلند شدند. چند ساعت بعد، فضانوردان ناسا، توماس استافورد، ونس برند و دونالد اسلیتون از مرکز فضایی کندی فلوریدا با ماژول فرماندهی آپولو بلند شدند.
دو روز بعد، فضاپیماها قرار ملاقات گذاشتند و در مدار قرار گرفتند. سه ساعت پس از اتصال، با بازشدن دریچه ارتباطی بین آنها، فضانوردان آمریکایی وارد سایوز شدند.
دو سرنشین روسی با آنچه که اولین دست‌دادن بین‌المللی در فضا بود به فضانوردان آپولو سلام کردند. دو فضاپیما برای مدت ۴۴ ساعت به‌هم متصل باقی ماندند.
در این فرصت فضانوردان هدایا و یادبودهای مأموریت را رد و بدل کردند، از هر دو فضاپیما بازدید شد و فضانوردان باهم غذا صرف کردند.
آپولو بعد از آنکه از فضاپیمای سایوز جدا شد، خورشید گرفتگی مصنوعی را برای عکس‌برداری فضانوردان سایوز از تاج خورشید ایجاد کرد.
پس از عملیات جداسازی، سایوز به مدت ۵ روز و آپولو به مدت ۹ روز در مدار زمین باقی ماندند.
سایوز با موفقیت بر زمین فرود آمد، اما آپولو هنگام فرود با نشت گاز و مشکلاتی مواجه شد. بنابراین سه فضانورد آپولو بر اثر مسمومیت با گاز، به مدت دو هفته در بیمارستان نیروی هوایی بستری شدند.
