В 1968-1969 годах были выполнены полёты пилотируемых космических кораблей «Союз-3» (командир – Георгий Тимофеевич Береговой), «Союз-4» и «Союз-5», «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8».

В январе 1969 года впервые в мире на орбите была создана пилотируемая космическая станция из двух состыкованных кораблей «Союз-4» (командир – Владимир Александрович Шаталов) и «Союз-5» (командир – Борис Валентинович Волынов, бортинженер – Алексей Станиславович Елисеев и космонавт-исследователь Евгений Васильевич Хрунов).

После стыковки космонавты Алексей Станиславович Елисеев и Евгений Васильевич Хрунов перешли через открытый космос из корабля «Союз-5» в корабль «Союз-4».

В 1966-1971 годах, одновременно с подготовкой космонавтов и выполнением космических полётов по программе «Союз», Центр проводил большую работу по подготовке космонавтов по другим космическим программам.

В 1968-69 годах были созданы группы космонавтов для подготовки к полётам по программам:

- облёт Луны и посадка на Луну (Л-1 и Л-3);

- орбитальных кораблей «Союз»;

- орбитальных кораблей «Союз-ВИ»;

- орбитальной станции «Алмаз».

В зависимости от состояния работ по соответствующим программам и принимаемыми решениями ряд из них (Л-1, Л-3, «Союз-ВК») впоследствии был закрыт.

В дальнейшем подготовка космонавтов и космические полёты выполнялись по двум основным программам «Союз» - «Салют» и «Алмаз».

За высокие достижения в деле освоения космического пространства в 1969 году Центр был награждён Орденом Ленина.

Начальниками Центра в этот период были:

- полковник медицинской службы Евгений Анатольевич Карпов (1960-1963 годы),

- генерал-полковник авиации дважды Герой Советского Союза Михаил Петрович Одинцов (1963 год),

- генерал-майор авиации Герой Советского Союза Николай Фёдорович Кузнецов (1963-1972 годы).

По мере развития космических кораблей и орбитальных комплексов совершенствовалась система подготовки космонавтов, изменялся статус Центра.

В 1969 году Центру подготовки космонавтов был присвоен статус Научно-исследовательского испытательного института.

В 1970 и 1972 годах в ходе реорганизации Центра в его состав был включён Музей космонавтики.

Реформа коснулась и отряда космонавтов.

Если в 1974 году отряд слушателей-космонавтов был переведён в состав одного из управлений, то в 1975 году, в соответствии с руководящими указаниями, в составе основных подразделений Центра был создан отряд космонавтов, в который вошли космонавты из отделов 1-го управления, а также отряд слушателей-космонавтов.

На тот момент отряд космонавтов стал включать:

- группы орбитальных кораблей и станций;

- группу международных космических программ;

- группу авиационно-космических средств;

- группу слушателей-космонавтов.

В 1982 году была восстановлена должность командира отряда космонавтов, которая ранее была совмещена с должностью заместителя начальника центра по лётной и космической подготовке.

Тогда же в отряде космонавтов были созданы группы:

- орбитальных пилотируемых комплексов общего назначения;

- многоразовых космических систем общего и специального назначения;

- международных космических программ;

- космонавтов-исследователей;

- управления деятельностью экипажей ПКА в полёте.