Die Kosmonauten starteten vom Kosmodrom Baikonur. Die Landung erfolgte 180 km südöstlich von Dsheskasgan.

Nach eintägigem Alleinflug koppelte Sojus 35 am 10. April 1980 mit Saljut 6. Die Kosmonauten bildeten die vierte Stammbesatzung. Waleri Rjumin war eigentlich für diesen Flug gar nicht vorgesehen. Walentin Lebedew hatte sich im Training aber am Knie verletzt und musste daher ersetzt werden.

Am 26. Mai 1980 erfolgte die Kopplung des Interkosmos-Fluges Sojus 36 mit dem ungarischen Kosmonauten Bertalan Farkas an Bord. Am 05. Juni 1989 schloss sich die Kopplung der neuen Raumkapsel Sojus T-2 an. Am 24. Juli 1980 koppelte die Interkosmos-Mission Sojus 37 mit dem vietnamesischen Kosmonauten Pham Tuân an die Raumstation an. Am 19. September 1980 erfolgte schließlich die Kopplung der Interkosmos-Besatzung von Sojus 38 mit dem Kubaner Arnaldo Tamayo Méndez. Nachschub wurde durch die Transport-Raumschiffe Progress 8 - 11 zur Raumstation befördert.

Die Raumstation war bei der Ankunft in gutem, aber nicht perfektem, Zustand. Die Kosmonauten stellten bald fest, dass man aus zwei Bullaugen der Übergangssektion nicht mehr viel erkennen konnte.

Die Crew hatte auf der Station recht viel zu tun. Die Kosmonauten ersetzten Komponenten der Stationssteuerung und des Lebenserhaltungssystems. Daneben installierten sie ein neues Zeitschalt- und Warnsystem, das die Borduhren mit denen im Kontrollzentrum (ZUP) synchronisierte. Außerdem wurde eine neue 80 kg schwere Batterie eingebaut und Lufttanks von Progress 8 ersetzt. Hinzu kamen ein umfangreiches Fitnessprogramm und die Transport-Raumschiffe mussten ebenfalls ent- und beladen werden.

Schon am 29. April 1980 koppelte mit Progress 9 das nächste Versorgungsraumschiff an. Dieses Schiff war im Gegensatz zu seinen Vorgängern mit einer Leitung ausgestattet, die an die Trinkwassertanks der Raumstation angeschlossen werden konnte. Zuvor hatten die Kosmonauten das Wasser in einzelnen Kanistern transportieren müssen. Progress legte am 20. Mai 1980 wieder ab.

Den ersten Besuch bekamen Leonid Popow und Waleri Rjumin am 27. Mai 1980, als das Raumschiff Sojus 36 an den hinteren Kopplungsstutzen ankoppelte. An Bord waren Kommandant Waleri Kubassow sowie der ungarische Forschungskosmonaut Bertalan Farkas. Wie üblich wurde eine Woche lang zu viert geforscht, bis sich Waleri Kubassow und Bertalan Farkas am 03. Juni 1980 in das Raumschiff Sojus 35 begaben, abkoppelten und landeten. Leonid Popow und Waleri Rjumin blieben mit dem frischen Raumschiff Sojus 36, das sie am Folgetag zum vorderen Kopplungsstutzen umsetzten, zurück. Damit flogen Raumfahrer zum ersten Mal in einem Raumschiff, mit dem sie nicht gestartet waren, und mit dem sie auch nicht landen sollten.

Am 01. Juli 1980 koppelte der unbemannte Raumtransporter Progress 10 an und versorgte die Besatzung mit Lebensmitteln und Ausrüstung. Progress 10 blieb bis zum 17. Juli 1980 mit der Raumstation verbunden und wurde am 19. Juli 1980 gezielt zum Absturz gebracht.

Am 24. Juli 1980 koppelte mit Sojus 37 eine weitere Interkosmos-Mission an den hinteren Kopplungsstutzen. Kommandant war Wiktor Gorbatko. Der zweite Kosmonaut war Forschungskosmonaut Pham Tuân aus Vietnam. Ein zweites Mal wurde das Raumschiff ausgewechselt: Wiktor Gorbatko und Pham Tuân kehrten am 31. Juli 1980 mit Sojus 36 zur Erde zurück, und Leonid Popow und Waleri Rjumin setzten Sojus 37 am 01. August 1980 an den vorderen Kopplungsstutzen.

Am 30. September 1980 wurde der hintere Kopplungsstutzen ein weiteres Mal benutzt, dieses Mal vom Raumfrachter Progress 11. Leonid Popow und Waleri Rjumin installierten neue Kommunikationsgeräte in der Raumstation und machten die Raumstation fertig für eine unbemannte Periode.

Es wurden aber auch wissenschaftliche Experimente durchgeführt. Dazu gehörten Experimente mit einem Vakuum-Bedampfungsgerät, biologische Anbau-Versuche, Erdaufnahmen aber auch materialwissenschaftliche Experimente mit der Kristall- oder Splaw-01-Vorrichtung.

In ihren Raumanzügen hatten die Kosmonauten ihre Plätze im Landemodul eingenommen, nachdem sie die Luke zur Orbitalsektion geschlossen hatten. Dann richteten sie das Raumschiff so aus, dass das Triebwerk des Geräteteils in Flugrichtung zeigte. Dieses wurde kurz darauf für 188 Sekunden gezündet und leitete den Abstieg zur Erdoberfläche ein. Im nächsten Schritt erfolgte das planmäßige Abtrennen der Orbitalsektion und des Geräteteils, die beide in der Erdatmosphäre verglühten. Das verbleibende Landemodul wurde so ausgerichtet, dass der Eintrittswinkel für eine möglichst genaue Landung in Kasachstan erreicht wurde. Nach dem Eintritt in die Erdatmosphäre brach der Funkkontakt wegen der heißen Plasmagase rund um die Kapsel ab. Dann löste sich der Deckel des Fallschirmbehälters und der Bremsfallschirm wurde ausgestoßen. Nachdem auch der Hitzeschutzschild abgetrennt worden war, schwebte die Sojus an ihrem Hauptfallschirm Richtung Erdboden. Kleine Feststoff-Bremsraketen, die kurz vor dem Berühren des Bodens ausgelöst worden waren, verminderten die Aufprallgeschwindigkeit. Sofort nach der erfolgreichen Landung wurden die Fallschirmleinen gekappt, damit die Kapsel nicht durch den Wind über den Boden gezogen werden konnte. Nach der Landung gehört es zum Ritual, dass die Kosmonauten das Raumschiff mit ihrer Unterschrift versehen.

Nach Abschluss der Mission hatte die Crew einen neuen Langzeit-Rekord aufgestellt.