У наступні роки проходив підготовку до польотів на кораблях на кшталт «Союз». Помер 10 січня 1970 від інтоксикації організму внаслідок гнійного перитоніту після перенесеної хірургічної операції. Похований на московському Новодівичому цвинтарі.

І все-таки вони полетіли. 18 березня 1965 року ракета злетіла з Байконура о 10 ранку, а вже об 11 годині 28 хвилин шлюзова камера корабля.Схід–2» була розгерметизована. Через 6 хвилин Олексій Леонов опинився у відкритому космосі.

Павло Бєляєв вручну зорієнтував корабель і ввімкнув гальмівний двигун. В результаті «Схід-2» приземлився у лісі, де космонавти провели дві доби — у сильний мороз. Третього дня до них дісталися рятувальники. В архіві Прикам'я чимало фотографій, пов'язаних з цією подією і космонавтами, що приземлилися.