Sojus TM-22 startete vom Kosmodrom Baikonur und landete 123 km nordöstlich von Arkalyk.

An Bord von Sojus TM-22 startete am 03. September 1995 vom Kosmodrom Baikonur die Ablösebesatzung, Kommandant Juri Gidsenko, Bordingenieur Sergej Awdejew und der deutsche Bordingenieur Thomas Reiter. Er flog im Rahmen der ESA-Mission EuroMir 95 zur Raumstation Mir, um dort 18 biomedizinische, 10 technologische und 8 materialwissenschaftliche Experimente durchzuführen. Dafür standen ihm laut Plan 135 Tage zur Verfügung (bis zur nächsten Übergabe Mitte Januar 1996 - der Flug musste später verlängert werden). Highlight seiner Mission sollte jedoch eine EVA sein - die erste EVA eines ESA-Astronauten.

Nach zweitägigem Alleinflug koppelte Sojus TM-22 am 05. September 1995 an die Raumstation Mir an. Nach der Übergabe der Station durch die 19. Stammbesatzung bildeten die drei Kosmonauten die 20. Mir-Stammbesatzung.

Am 11. September 1995 legte die 19. Stammbesatzung, Kommandant Anatoli Solowjow und Bordingenieur Nikolai Budarin, an Bord des Raumschiffs Sojus TM-21 von der Orbitalstation ab und landete dreieinhalb Stunden später in der Steppe Kasachstans.

Progress M-29 startete am 08. Oktober 1995 um 18:50 UTC von Baikonur in Richtung Mir. An Bord befanden sich insgesamt 2,5 Tonnen Versorgungsgüter, darunter Geräte zur Wasseraufbereitung und Lebensmittel. Zu den zum Orbitalkomplex gebrachten Ausrüstungsgegenständen gehörten auch wissenschaftliche und medizinische Geräte, unter anderem eine verschließbare Kassette, die von Thomas Reiter während seiner EVA an der Außenhaut von Spektr angebracht werden sollte. Nahrungsmittel und Wasser ergänzten die insgesamt 1.611 kg Nutzlast des Transporters. Am 10. Oktober 1995 um 20:32:40 UTC legte Progress M-29 an die Mir an.

Aufgrund von finanziellen Problemen mit der Bereitstellung der Trägerrakete für die 21. Mir-Stammbesatzung musste das Flugleitzentrum der derzeitigen Mir-Besatzung bereits jetzt die Verlängerung ihres Fluges um 44 Tage mitteilen.

Die Kosmonauten montierten einen in Deutschland entwickelten Weltraumstuhl, der mit dem Spektr-Modul angeliefert wurde. Mit diesem Gerät sollte das Arbeiten unter Weltraumbedingungen erleichtert werden. Mit Progress M-28 wurde ein Tisch zur Mir gebracht, der jetzt von den Kosmonauten montiert wurde und zusammen mit dem Weltraumstuhl eine Arbeitseinheit bildete.

Den ersten Außenbordeinsatz führten Sergej Awdejew und Thomas Reiter (erster Deutscher im freien Weltraum) am 20. Oktober 1995 (5h 16m) durch. Die Kosmonauten montierten verschiedene Geräte und Apparaturen, unter anderem die ESEF-Kassette, die Materialproben den Weltraumbedingungen aussetzen soll. Das Besondere an dieser Kassette war die Möglichkeit, sie nach Belieben schließen und wieder öffnen zu können. Frühere Messungen hatten gezeigt, dass vor allem Raumflugkörper, die in der Nähe der Station manövrieren, eine Quelle von Verunreinigungen sind, welche die Messungen zunichtemachen. Eine Kassette wurde sofort geöffnet, die zweite blieb verschlossen und sollte geöffnet werden, wenn der Drakoniden-Meteoritenstrom seinen Höhepunkt erreicht, um Staubproben zu sammeln. Dieser Meteoritenstrom wird mit dem Kometen Giacobini-Zinner in Zusammenhang gebracht.

Am 01. November 1995 trat ein Problem mit der Sauerstoff-Regenerierungseinheit Wosduk in Kwant1 auf. Sie wurde nicht mehr richtig gekühlt, was zur Folge hatte, dass sie die Kabinenluft nicht mehr trocknen und somit nicht mehr richtig arbeiten konnte. Als die Verkleidung einer Hydralikpumpe in Kwant1 abgenommen wurde, die den Kühlungskreislauf von Wosduk in Gang hielt, sahen die Kosmonauten eine Blase, die 2 Liter des Kühlungsmittels Ethylenglykol enthielt. Die Flüssigkeit stammte aus einer defekten Zuleitung zur Pumpe. Nachdem das Leck mit Dichtungsmaterial zugestopft worden war, konnte das System wieder reaktiviert werden. Trotzdem war es nur ein Notbehelf, sodass Reparaturmaterialien zur Ladungsliste der nächsten Progress-Kapsel hinzugefügt wurden. Eine Gefahr durch giftige Dämpfe bestand für die Besatzung nicht.


Am 15. November 1995 koppelte das amerikanische Space Shuttle STS-74 an die russische Raumstation Mir an. Dabei wurde ein sogenanntes "Docking Module" (DM) mitgeführt und permanent an der Mir befestigt.
Das "Docking Module" hatte eine Gesamtlänge von 4,69 Meter bei einem Durchmesser von 2,19 Meter. Seine Masse betrug 4.087 kg. Es bestand aus einer Aluminiumlegierung mit einer temperaturerhaltenden Beschichtung. Ebenso war ein Mikrometeoritenschild vorhanden. An beiden Enden befand sich jeweils ein APDS-Mechanismus, wobei APDS-2 ein passives System zur Kopplung mit dem "Orbiter Docking System" und APDS-1 ein aktives System zum Andocken an das Mir-Modul Kristall war. In den beiden seitlich angebrachten Containern befanden sich neue Solarzellenflächen für die Mir. Das DM sollte die für STS-71 provisorisch geschaffene Andockmöglichkeit am axial umgesetzten Mir-Modul Kristall dauerhaft ersetzen.

Die Ankopplung der Atlantis an die russische Raumstation Mir sollte am 15. November 1995 erfolgen. Weitere Kurskorrekturen sorgten dafür, dass der Orbiter schließlich 800 Meter unter der Mir schwebte, also den sogenannten "R-Bar" (Radiusvektor) erreicht hatte. Mit einem "Standard-R-Bar-Approach" näherte sich das Space Shuttle der Raumstation von unten. Rechtzeitig vor dem Endanflug hatte Mir-Kommandant Juri Gidsenko seine Raumstation in die Andockposition gebracht. Kenneth Cameron führte die Atlantis manuell bis auf 9 Meter an die Mir heran. Mit nur noch 2 Zentimeter pro Sekunde steuerte er sein Raumschiff mit dem aufgesetzten DM auf die Raumstation zu und dockte schließlich problemlos an. Es war die zweite Kopplung mit der russischen Raumstation Mir. Nach den üblichen Dichtigkeitsprüfungen öffnete Mir-Kommandant Juri Gidsenko zuerst die Luke am Modul Kristall. Anschließend konnte Kenneth Cameron die obere Luke des DM öffnen.

Es folgten gemeinsame Forschungsarbeiten mit der 20. Mir-Stammbesatzung. Zentrale Aufgabe der Mission war auch der Transport von Wasser, Versorgungsgütern, neuen Geräten und Experimenten zur Raumstation und der Rücktransport von Experimentalproben und kommerziell produzierten Halbleiter- und Proteinkristallen zur Erde. Insbesondere Blut-, Speichel-, Urin-, Wasser- und Luftproben wurden anschließend auf der Erde untersucht. Sie waren Ergebnis von Experimenten zur Anpassung des Körpers an die Schwerelosigkeit, zu physiologischen Veränderungen wie Muskel- oder Kalziumschwund und zu den Umweltbedingungen in der Station.
Dabei war besonders der Wassertransfer zur Mir sehr zeitaufwändig. Ganze 453 Liter Wasser schafften die Astronauten in Shuttle-Notfallcontainern und tragbaren Mir-Wassertanks von der Atlantis zu den festinstallierten Wassertanks der Raumstation zu transportieren.

Während der gemeinsamen Flugphase wurden mehrere wissenschaftliche Untersuchungen angestellt. So wurde die Stabilität des mehr als 200 Tonnen schweren Komplexes untersucht. Insbesondere galt das Interesse der NASA-Wissenschaftler den Bewegungen der Solarzellenausleger bei Triebwerkszündungen oder Lageänderungen mit Hilfe von Kreiselsystemen (Experiment PASDE = Photogrammetric Appendage Structural Dynamics Experiment). Erstmals wurde auch die Wechselwirkung der Raumstation mit den Atomen der dünnen Restatmosphäre (GLO/GPP) erforscht. In verschiedenen Teilen der Raumstation wurden Lärmmessungen vorgenommen (Mir Audible Noise Measurement). Dadurch sollten besondere Lärmquellen aufgespürt werden. Diese Erkenntnisse fanden Berücksichtigung beim Design der Internationalen Raumstation.

Die in den seitlichen Containern des DM befindlichen Solarzellenflächen gehörten zum "Mir Cooperative Solar Array Project" (MCSA). Ziel war es, die auf der Mir zur Verfügung stehende Energie zu erhöhen, indem alte Solarzellenflächen durch neue ersetzt werden sollten. In dem einen Container war eine russische Solarzellenfläche untergebracht, während die gemeinsam produzierten Photovoltaik-Elemente (MCSA) im anderen Container enthalten waren. In zwei EVAs im Mai 1996 montierte die Mir-21-Besatzung Juri Onufrijenko und Juri Ussatschow das MCSA-Element an das Mir-Modul Kwant1. Der rein russische Solarzellenflügel wurde am 06. November 1997 von Anatoli Solowjow und Pawel Winogradow (Besatzung Mir-24) ebenfalls am Modul Kwant1 installiert.

Nach dreitägigem gemeinsamem Flug (15. - 18. November 1995) koppelte die Atlantis wieder von der Mir ab. Mit anfänglichen 0,6 Meter pro Sekunde entfernte sich die Atlantis von der russischen Raumstation. In den nächsten 90 Minuten umrundete Kenneth Cameron die Mir noch zweimal. So konnten von beiden Raumflugkörpern faszinierende Aufnahmen gemacht werden. Die letzten beiden Flugtage der Atlantis verliefen ruhig. Die Mannschaft konnte sich verschiedenen kleineren wissenschaftlichen Experimenten widmen.


Am 08. Dezember 1995 verließen Juri Gidsenko und Sergej Awdejew die Raumstation für einen zweiten Außenbordeinsatz - eigentlich eine IVA - (0h 29m). Dabei setzten sie den Konus des Kopplungsteils um. Diese Arbeiten waren die ersten Vorbereitungen für die Ankunft des Moduls Priroda.

Am 18. Dezember 1995 um 14:31 UTC startete mit Progress M-30 der nächste unbemannte Frachter zur Orbitalstation. An Bord befanden sich neben umfangreichen Ausrüstungsgegenständen auch 62 kg für EuroMir 95. Am 20. Dezember 1995 um 16:10:15 UTC dockte der Transporter an den hinteren Kopplungsstutzen an. Am Tag zuvor um 09:15:05 UTC hatte Progress M-29 diesen Andockplatz freigemacht, nachdem mit den Progress-Triebwerken die Umlaufbahn der Mir angehoben worden war. Nach seiner Abkopplung wurde Progress M-29 um 16:15:00 UTC über dem südlichen Pazifik kontrolliert zum Absturz gebracht.

Die dritte und letzte EVA führten Juri Gidsenko mit Thomas Reiter am 08. Februar 1996 (3h 06m) durch. Dabei holten die Kosmonauten die ESEF-Kassetten von Spektr wieder ab. Die autonome Flugeinheit SPK wurde aus Platzmangel im Komplex an der Außenseite der Mir montiert.

Am 21. Februar 1996 startete vom Kosmodrom Baikonur die 21. Mir-Stammbesatzung, Kommandant Juri Onufrijenko und Bordingenieur Juri Ussatschow an Bord von Sojus TM-23. Bevor das Zubringer-Schiff die Mir erreichte, wurde Progress M-30 am 22. Februar 1996 von der Station abgekoppelt. Nach zweitägigem Alleinflug koppelte Sojus TM-23 am 23. Februar 1996 an die Raumstation Mir an. Nach der Übergabe der Station durch die 20. Stammbesatzung bildeten die beiden Kosmonauten die 21. Mir-Stammbesatzung.

Die Kosmonauten Juri Gidsenko, Sergej Awdejew und der ESA-Astronaut Thomas Reiter koppelten mit ihrem Raumschiff Sojus TM-22 am 29. Februar 1996 vom Orbitalkomplex Mir ab und landeten in der kasachischen Steppe. Ein Teil seiner Forschungsergebnisse brachte Thomas Reiter mit dieser Landung mit, während der Rest (z.B. die gefrorenen biologischen Proben und die ESEF-Kassetten) später mit STS-76 wieder zur Erde gelangte.
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 etwa 240 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.