ยานอพอลโลและโซยูซ ขึ้นสู่วงโคจรเมื่อ 15 กรกฎาคม โดยยานสหรัฐขึ้นจากฐานปล่อยที่ศูนย์อวกาศเคนเนดี้ด้วยจรวด Saturn IB ส่วนยานของฝ่ายโซเวียตขึ้นจากฐานปล่อยไบคานูร์ ด้วยจรวด Soyuz-U ในการบินครั้งนี้ เป็นการบินครั้งสุดท้ายของจรวดตระกูล Saturn ยานทั้งสองเข้าเชื่อมต่อกันในวันที่ 17 กรกฎาคม แยกออกจากกันในวันที่ 19 กรกฎาคม รวมระยะเวลาที่เชื่อมต่อกัน 47 ชั่วโมง
ระหว่างที่อยู่ในอวกาศ นักบินอวกาศสหรัฐ 3 นาย คือ Thomas P. Stafford , Vance D. Brand และ Donald K. "Deke" Slayton และโซเวียต 2 นาย คือ Alexei Leonov และ Valeri Kubasov ทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์ทั้งร่วมกันและแยกกัน การเตรียมการเพื่อการบิน ให้ประสบการณ์ทางด้านวิศวกรรมที่มีประโยชน์สำหรับโครงการการบินอวกาศ สหรัฐ - รัสเซียในอนาคต อย่างโครงการกระสวยอวกาศ - มีร์ และโครงการสถานีอวกาศนานาชาติ