Gagarina, w którym także sam odbył szkolenie. Marzec 2001 – wyznaczono go na dublera inżyniera pokładowego piątej stałej załogi Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). 2002 – został przeniesiony do Wydziału Stacji Kosmicznej (Space Station Branch). 12 grudnia otrzymał nominację na dowódcę misji STS-118, zaplanowanej na listopad 2003. Po katastrofie wahadłowca Columbia plan lotów został gruntownie zmieniony i wspomnianą misję przeniesiono na termin późniejszy. 8–21 sierpnia 2007 – dowodził misją STS-118, realizowaną przez załogę promu Endeavour. 7 października 2010 – 16 marca 2011 – uczestniczył w Ekspedycji 25 i 26, pełniąc funkcję inżyniera pokładowego, a następnie dowódcy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. lewo|140px|mały|Logo rocznej misji Kelly’ego i Kornijenki na ISS mały|240px|Kelly z prezydentem Obamą (20 stycznia 2015) 27 marca 2015 – poleciał statkiem Sojuz TMA-16M na stację ISS razem z Giennadijem Padałką i Michaiłem Kornijenką. Wraz z Kornijenką wszedł tam w skład czterech kolejnych ekspedycji: 43, 44, 45 i 46.