Ngày 23-7-1980, Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân, Trung tướng, phi công Phạm Tuân cùng với nhà du hành vũ trụ Liên Xô Viktor Vassilyevich Gorbatko thực hiện chuyến bay vào vũ trụ trên tàu Liên hợp 37. Ông trở thành người Việt Nam, người châu Á đầu tiên bay vào vũ trụ. Trên chuyến bay ông mang theo Lá cờ Tổ quốc, Tuyên ngôn Độc lập, Di chúc của Bác…

Trong 8 ngày trên không gian, ông đã thực hiện 142 vòng quỹ đạo quanh Trái Đất, chụp ảnh Việt Nam từ quỹ đạo Trái Đất, tiến hành hàng chục thí nghiệm khoa học có giá trị như: Thí nghiệm Hạ Long 1, Hạ Long 2, thí nghiệm hồ quang, thí nghiệm phân cực... Ngoài ra, ông còn phải tiến hành các thí nghiệm về hòa tan các mẫu khoáng chất trong tình trạng không trọng lực… 

Chuyến bay đã trở thành sự kiện lịch sử trong đời sống nhân dân hai nước, ghi một mốc son mới vào sự phát triển tình hữu nghị truyền thống và sự hợp tác toàn diện Việt Nam - Liên Xô trước đây, cũng như Việt Nam - Liên bang Nga ngày nay. Chuyến bay đầu tiên này cũng là cơ sở ban đầu cho sự hợp tác về khoa học - công nghệ trong lĩnh vực vũ trụ của các nhà khoa học Việt Nam.