Первый космический полёт В. Аксёнов совершил 15–23 июля 1976 г. в качестве бортинженера КК «Союз-22» вместе с В. Быковским. Полёт был первым в рамках программы «Интеркосмос», однако в отличие от последующих полётов, в этот раз в экипаже состояли только советские космонавты.
Кроме испытания созданной в ГДР на предприятии «Карл Цейс Йена» многозональной фотокамеры МКФ-6, космонавты проводили биоэксперименты, испытывали новое навигационное оборудование, отрабатывали новые методы ориентировки корабля и т. п. Полёт был признан удачным. После проявки и дешифровки фотоплёнки, в цветном изображении были получены 95 % снимков отличного качества. Было отснято 20 млн. кв. км земной поверхности, из них 10 млн. (половина) – территории СССР.
С сентября 1976 г. по октябрь 1978 г. продолжалась подготовка в группе по программе 7К-С и 7К-СТ «Союз-Т». В октябре 1978 г. – мае 1980 г. В.В. Аксёнов проходил подготовку в качестве бортинженера КК «Союз-Т» по программе первого испытательного полёта вместе с Ю. Малышевым. Второй космический полёт состоялся 5–9 июня 1980 г. В.В. Аксёнов стал бортинженером «Союза Т-2», «Салюта-6».
Во время полёта вместе с Ю. Малышевым космонавты впервые испытали новый космический корабль «Союз-Т», который в 1986 году был заменён на «Союз-ТМ» и является основным кораблём нашей космонавтики. Первые испытания КК сопровождались неожиданными отказами и нештатными (аварийными) ситуациями. Именно В.В. Аксёнову как бортинженеру пришлось заниматься их устранением. На усовершенствованных кораблях были установлены новые системы сближения и стыковки, радиосвязи, аварийного спасения, а также новая комбинированная двигательная установка и парашютная система.
Более трёх десятилетий проработал в ОКБ-1 им. С.П. Королёва В.В. Аксёнов – дважды Герой Советского Союза (1976,1980), кавалер двух орденов Ленина, кавалер ордена Карла Маркса (ГДР, 1976), космонавт 2-го класса (1980), полковник-инженер запаса, кандидат технических наук.
В октябре 1988 г. Владимир Викторович ушёл из отряда космонавтов, но связь с отрядом не прерывалась никогда. Работал директором Государственного научно-исследовательского центра по изучению природных ресурсов, генеральным директором НПО «Планета». В.В. Аксёнов удостоен Золотой медали «За заслуги в развитии науки и перед человечеством» (ЧССР), награждён Золотой медалью имени В.Ф. Уткина как уроженец Касимовской земли и как первый рязанский лётчик-космонавт (2005 г.).
В музее имени К.Э. Циолковского в селе Ижевское Спасского района Рязанской области находится спускаемый аппарат «Союз-22», на котором наш знаменитый земляк работал в космосе 5–9 июня 1980 г. совместно с Юрием Малышевым.
B. В. Аксёнов – частый и желанный гость на Рязанской земле. И есть немалая его заслуга в том, что уникальный отечественный космический комплекс «Буран» осуществил свой легендарный, пусть и единственный, космический полёт и помог выстроить надёжный фундамент из теоретических и практических научно-технических разработок и достижений для последующих – смелых, опережающих время научно обоснованных технологических прорывов в сфере освоения космического пространства отечественным космическим комплексом.[33]
В своей книге «Дорогами испытаний» В.В. Аксёнов вспоминает[34]: