1 kwietnia 2010 został wyznaczony dowódcą rezerwowej załogi statku Sojuz TMA-18 i 23/24 Ekspedycji; podczas startu Sojuza TMA-18 2 kwietnia 2010 był dublerem dowódcy statku.
11 marca 2011 został dowódcą głównej załogi statku Sojuz TMA-21 i od 4 kwietnia do 16 września 2011 uczestniczył w locie kosmicznym statku Sojuz TMA-21 w składzie 27 i 28 Ekspedycji na Międzynarodową Stację Kosmiczną; startował wraz z Borisienką i Ronaldem Garanem, 6 kwietnia 2011 dotarł do stacji. Odbył kosmiczny spacer trwający 6 godzin i 22 minuty. Spędził w kosmosie 164 dni, 5 godzin, 41 minut i 19 sekund.
W 2012 w stopniu pułkownika został przeniesiony do rezerwy. 26 marca 2014, podczas startu statku Sojuz TMA-12M był dublerem dowódcy statku.
Swój drugi lot kosmiczny odbywał od 25 września 2014 do 12 marca 2015 jako dowódca statku Sojuz TMA-14M i członek 41 i 42 Ekspedycji na Międzynarodową Stację Kosmiczną; startował wraz z Jeleną Sierową i Barrym Wilmore'm. Podczas tej wyprawy raz wychodził w otwartą przestrzeń kosmiczną. Spędził w kosmosie 167 dni, 5 godzin, 42 minuty i 40 sekund.