В рамках второй советской программы пилотируемых полетов были реализованы всего два полета в 1964 и 1965 годах. Программа в чем-то была переходным звеном от программы Восток к полетам Союзов. Космические аппараты Восход в общем были копией аппаратов Восток. При этом был добавлен запасной двигатель маневрирования для снижения на твердом топливе. Восходы запускались на более высокую орбиту, так что в случае отказа основного двигателя они не могли в течение десяти дней спуститься, как аппараты Восток. Аппарат был намного тяжелее, так что ракета-носитель Восток не могла вывести его на орбиту, поэтому ракета Р-7 была модернизирована. Из Востока также были удалены катапультируемые сидения, на которых отдельно от аппарата спускались космонавты. На их место ставились два или три сиденья. Они были расположены перпендикулярно сиденью в оригинальном Востоке. При этом положение панели управления осталось прежним, осложняя космонавтам работу. В отличие от Востока и Союза, в аппаратах Восход не было системы отмены запуска в случае поломки ракеты-носителя. У космонавтов не было шанса спастись при нештатной ситуации. Аппараты Восход садились на Землю с экипажем, поэтому они были снабжены дополнительным двигателем торможения при посадке на парашюте. У аппарата была добавлена система выхода в открытый космос. В целом проект был менее интересным, чем его американский конкурент Джемини. Последний хотя и использовал наработки программы Меркурий, представлял собой разработку совершенно новых аппаратов со всеми современными возможностями. При этом Восход был лишь доработкой Востока и потому оказался тупиковым проектом и был закрыт после двух полетов. Его место заняли корабли Союз.

По программе, кроме двух основных, было сделано четыре предварительных автоматических полета (один перед Восходом-1 и два перед Восходом-2), один из которых окончился неудачей. Первый же пилотируемый полет, он же седьмой советский, поставил несколько рекордов. В первую очередь, на орбиту отправились три человека. Все трое не использовали скафандры – для них просто не было место в тесной капсуле Востока, рассчитанной на одного человека и модифицированной для двоих. Вместе с двумя профессиональными космонавтами на орбиту отправился ученый. Наконец, был поставлен рекорд высоты – 336 километров.

Во втором полете на борту корабля были двое космонавтов в скафандрах, так как во время полета был совершен первый выход в открытый космос. Он начался в 11:32:54 по московскому времени (в 11:28:13 Леонов перешел в шлюз), а закончился в 11:47:00. Выйдя на орбиту, Леонов и Беляев прикрепили рюкзак для выхода в открытый космос к скафандру первого. Это был Беркут, модифицированная версия скафандра Сокол-1,  предназначавшегося для работы внутри корабля по программе Восток. Рюкзак имел запас кислорода и хладагента на 45 минут. При этом выдыхаемый воздух выбрасывался в космос, унося с собой часть тепла и нежелательные газы. Затем Беляев установил надувной шлюз Волга. Хотя оба космонавта были в скафандрах, такой шаг был необходим. Аппаратура Восхода охлаждалась с помощью воздуха в кабине и при ее разгерметизации быстро перегрелась бы. Шлюз был разработан и проверен в течение девяти месяцев в середине 1964 года. При запуске он был закреплен снаружи корабля. Шлюз состоял из металлического кольца диаметром 1.2 метра, закрепленного у люка корабля, двойной трубы длиной 2.5 метра и опять 1.2-метрового кольца с выходным люком. Конструкция поддерживалась в рабочем состоянии с помощью набора из двух (и один запасной) надуваемых трубок. Четыре отдельных баллона содержали необходимый для надувания и закачки в шлюз воздух. Внутри и снаружи были установлены камеры, записывавшие первый выход в космос. Управление работой шлюза осуществлял Беляев, однако для Леонова снаружи была предусмотрена запасная панель управления. При выходе в космос Леонов был закреплен на 5.35-метровом шнуре. После возращения в корабль шлюз был отстрелен.

Выход не обошелся без проблем. Неполадки со скафандром не дали Леонову использовать его камеру и забрать камеру на Волге. В шлюз он возвратился головой вперед и с трудом смог закрыть люк. Для этого ему пришлось снизить давление в скафандре для достижения большей подвижности. Леонов также был близок к тепловому удару. Его температура поднялась на 1.8 градуса за 20 минут. Леонов также подтвердил, что очень сильно вспотел.

Планировались еще четыре запуска. Восход 3 должен был в течение 19 дней изучить влияние невесомости и искусственной гравитации на космонавтов. То же самое должен был проделать Восход 4, но с одним, а не двумя космонавтами. На Восходе 5 должны были отправиться в космос две женщины с задачей выхода в открытый космос. Наконец, Восход 6 должен был включать несколько выходов в открытый космос для тестирования нового реактивного ранца. Все эти полеты не были выполнены. В результате, в отличие от Востоков, выяснивших влияние космического полета на человека, два полета Восхода лишь позволили поставить новые рекорды – выйти в открытый космос и опередить Джемини в полете двух человек. Эта программа опередила последующие Восходы в их целях, и они были отменены.