После запуска 22 июня 1976 г. орбитальной станции «Салют-5» с целью стыковки с ней 6 июля 1976 г. стартовал транспортный корабль «Союз-21» с экипажем в составе командира корабля полковника Бориса Волынова и бортинженера подполковника-инженера Виталия Жолобова. Эта экспедиция должна была решать задачи прикладного характера, включающие проведение комплекса технологических экспериментов по изучению затвердевания в условиях невесомости эвтектического сплава висмута, свинца, олова, кадмия («Сфера»), по выращиванию кристаллов алюмокалиевых квасцов из пересыщенного раствора («Кристалл»), по исследованию процессов пайки («Реакция»), по изучению процессов массопереноса в невесомости («Диффузия», «Поток») и др.

С помощью ручного инфракрасного спектрометра космонавты изучали загрязнение земной атмосферы частицами, выбрасываемыми промышленными предприятиями. Одним из наиболее заслуживающих внимания экспериментов являлось исследование возможности перекачки топлива в космосе без использования насосов (эксперимент «Поток»). Было показано, что под действием силы поверхностного натяжения жидкость, содержащаяся в сфере, могла быть перекачана в другую емкость.

Экипаж проводил наблюдения солнечной короны и выполнял фотографирование поверхности Земли с целью поиска минеральных ресурсов, оценки селевой опасности в горах, исследования районов проектирования гидротехнических сооружений, а также решения других важных народнохозяйственных задач. С помощью спектрометров проведены исследования ультрафиолетового излучения Солнца, а также получены данные о содержании в атмосфере отдельных компонентов - озона, водяного пара и др. на различной высоте в верхней атмосфере Земли.

Экипаж проводил испытания установленной на станции экспериментальной электромеханической системы стабилизации. В отличие от системы стабилизации с использованием реактивных двигателей электромеханическая система не нуждается в запасе рабочего тела, а потому является более экономичной. Испытания прошли успешно.

Большое внимание было уделено выращиванию низших и высших растений в «космическом саду». Среди биологических объектов на борту станции были различные культуры бактерий, дрозофилы и др. Проводились наблюдения за аквариумной рыбкой гуппи и ее икрой. 24 августа в 21 ч 33 мин по московскому времени космонавты приземлились в 200 км юго-западнее г. Кокчетава. Во время полета орбитальной научной станции «Салют-5» был запущен транспортный корабль «Союз-22» с космонавтами - командиром корабля полковником Валерием Быковским и бортинженером Владимиром Аксеновым на борту.

В задачу этого полета не входила стыковка корабля с орбитальной станцией, хотя проведенные на его борту эксперименты имели отношение к работе орбитальных научных станций. На «Союзе-22» была установлена многозональная спектральная фотоаппаратура высокого разрешения МКФ-6, изготовленная известным оптическим предприятием «Карл Цейс Йена» в Германской Демократической Республике, с помощью которой в течение восьми дней в интересах народного хозяйства проводилось фотографирование территорий ГДР и Советского Союза.