Start in Baikonur; Landung 140 km nordöstlich von Arkalyk mit dem Raumschiff Sojus TM-3. Es war die erste bemannte Mission mit dem neu entwickelten Sojus TM-Raumschiff..

Ankopplung an MIR-Progress 27; 2. Stammbesatzung der Raumstation.

Erstmals wurde beim Rendezvous das neue Annäherungssystem Kurs (anstelle des bisherigen IGLA-Systems), bei dem die Raumstation ihre Orientierung im Raum beibehält, und sich nicht mehr zum Kopplungspartner hin ausrichtet, verwendet.

Es wurden an Bord der Raumstation umfangreiche wissenschaftliche Forschungen unternommen. Dazu gehörten geophysikalische Untersuchungen über Mittelasien, den Kaspi-Niederungen und dem Kaukasus, Spektralanalysen, die Produktion neuer Halbleitermaterialien mit der Anlage Korund 1M (48 verschiedene Experimente) sowie umfangreiche Erdfotografie. Weitere Experimente betrafen medizinische Untersuchungen, Forschungen zum Verdampfen von Flüssigkeiten, die Herstellung von Metalllegierungen (z. B. aus Kupfer und Silber), das Wachstum höherer Pflanzen in den Terrarien Phyton und Rost sowie die Montage eines Mehrkanalspektrometers und eines Fotometers für astrophysikalische Experimente. Mit ihnen wurden unter anderem die Supernova 1987A und Neutronensterne unter die Lupe genommen.

Zunächst blieb die TM-2 Mannschaft auf der MIR. Das Modul Kwant-1 wurde gestartet, um mit der MIR automatisch anzukoppeln. Kwant bestand aus dem Raumstationsmodul (11 Tonnen) und dem Funktionstestmodul (FSM) (9.6 Tonnen). Das FSM führte die entsprechenden Hauptmanöver am 2. April und am 5. April 1987 durch. Am 5. April 1987 fing sein Igla Annäherungssystem an, die MIR automatisch anzusteuern. Die Besatzungsmitglieder zogen sich während dieser Zeit in die Sojus TM-2 Kapsel zurück, damit sie im Falle, dass das Modul außer Kontrolle geraten würde, fliehen könnte. Und reibungslos verlief das Docking nun wirklich nicht. Ungefähr bei 200 m Entfernung verlor das Igla-System den Kontakt mit der Antenne der MIR. Von ihrer Kapsel aus konnte die Besatzung beobachten, wie das ganze System in nur 10 m Entfernung an der MIR vorbei flog.

Kwant und das FSM flogen 400 km von der MIR fort, bevor sie für einen zweiten Versuch zurückkehrte. Diesmal klappte das Andocken am 9. April 1987. Allerdings wurde ein weiches Andocken vorgenommen, was dazu führte, das Manöver während dieser Zeit nicht durchgeführt werden konnten.

Insgesamt wurden drei EVA`s unternommen: am 12.04.1987 (3h 40m) zur Beseitigung eines Fremdkörpers aus einem Kopplungsaggregat, an dem das Stationsmodul Kwant (gestartet: März 1987) angedockt war. Zweite EVA am 12.06.1987 (1h 53m) zur Erweiterung der Station durch eine Gitterstruktur. Die dritte EVA am 16.06.1987 (3h 15m) diente zur Montage zusätzlicher Segmente (24 m²) an der dritten Solarzellenfläche.

Wegen Herzrhythmusstörungen bei Lawejkin musste dieser die vorzeitige Rückkehr zur Erde antreten; daher teilweiser Besatzungsaustausch durch die Gastmannschaft Sojus TM-3 (Alexander Alexandrow). Nach dem Besatzungswechsel wurde allerdings weiter geforscht. Mehr als 1000 astrophysikalische, geophysikalische, technologische, medizinische und biologische Experimente wurden durchgeführt.

Romanenko stellte mit 326 Tagen Daueraufenthalt einen neuen Raumflugrekord auf.

Lawejkin am 30.07.1987 um 01:04 UT mit Sojus TM-2 gelandet