Se convirtió en el primer cosmonauta en volar dos veces al espacio cuando fue seleccionado piloto de la misión Soyuz 1.

Demostró interés por la aeronáutica desde pequeño, coleccionaba revistas, participaba en aeromodelismo, llegó a construir su propia hélice.

Aunque eminentemente calificado, Komarov no fue elegido entre los primeros seis candidatos debido a que no cumplía con los requerimientos de edad, altura y peso impuestas por el Diseñador Jefe del Programa espacial de la Unión Soviética, Serguéi Koroliov.

Gracias a sus grandes conocimientos de ingeniería, se le permitió permanecer en el programa después de asegurarle a la administración que podría ponerse al día con el entrenamiento, y continuó con los estudios académicos requeridos mientras se recuperaba.

En 1962, Komarov era el tercer cosmonauta mejor pagado, debido a sus calificaciones, rango y experiencia.

Sin embargo, nuevos entrenamientos revelaron una irregularidad en el corazón de Komarov, por lo cual fue reemplazado por Borís Volinov.

[10]​ Casualmente, Komarov sufrió la misma irregularidad cardíaca que el astronauta estadounidense Deke Slayton.

[12]​ Komarov fue seleccionado más adelante en un grupo adicional para misiones planeadas en 1964 con Belyaev, Shonin, Jrunov, Zaikin, Víktor Gorbatkó, Volinov y Alekséi Leónov.

En abril de 1964, Komarov fue declarado listo para volar en al espacio con Bykovsky, Popovich, Titov, Volinov, Leónov, Jrunov, Belyayev y Lev Diomin.

En mayo, el grupo se redujo a Volinov, Komarov, Leónov y Jrunov.

Pavel Popovich señaló que Komárov fue respetado por su humildad y experiencia: Alekséi Leónov lo describía como En julio de 1964, solo siete cosmonautas seguían siendo elegibles para la tripulación Vosjod después de que algunos fueran descalificados por motivos médicos.

Komarov fue asignado al programa Soyuz junto a Yuri Gagarin y Alekséi Leónov.

[20]​ El programa espacial soviético era excesivamente secreto, y se limitaban a divulgar la información de las misiones una vez que habían sido realizadas.

Yuri Gagarin escribió una carta a Leonid Brézhnev en nombre del grupo de cosmonautas, donde resaltaban los problemas que venían sufriendo.

[26]​ La falla del sensor de estrellas complicaba aún más la misión, ya que no se podía controlar la actitud, lo que era crucial para todo tipo de maniobras, incluido el regreso a la tierra.

[26]​ A pesar de los problemas, Komarov logró orientar la nave usando un periscopio.

De inmediato quedó claro que el cosmonauta no había sobrevivido.

[28]​ Investigaciones posteriores demostraron que el paracaídas no se abrió durante la caída libre de la nave, y que los motores para frenar el aterrizaje se activaron después del aterrizaje, y no antes como debía haber sucedido.