Sojus 12 trat seinen Weg in die Erdumlaufbahn vom Kosmodrom Baikonur aus an und landete 400 km südwestlich von Karaganda.

Sojus 12 war der erste bemannte Raumflug der Sowjetunion nach dem Unglück mit Sojus 11. Dazwischen wurden unbemannte Sojus-Raumschiffe unter den Bezeichnungen Kosmos 496 und 573 gestartet.

Wassili Lasarew war der erste Kommandant eines sowjetischen Raumschiffes war, der sowohl Militärpilot als auch Arzt war.

Ziel des Fluges sollte eigentlich die Raumstation Saljut 2 sein, deren Start aber fehlgeschlagen war. Da die Sojus keine Solarflächen hatte und die Batteriekapazität auf etwa zwei Tage begrenzt war, konnte keine längere Flugdauer erreicht werden.

Die Mission war in erster Linie ein Testflug der verbesserten Sojus-Kapsel. Da während des Starts, der Landung und anderen kritischen Manövern Raumanzüge zu tragen waren, wurde die Besatzung auf zwei Kosmonauten reduziert. Neben der Überprüfung des neu konzipierten Raumschiffes standen spektroskopische Untersuchungen der Erde auf dem Programm.

Die Kosmonauten hatten ihre Plätze im Landemodul eingenommen, nachdem sie die Luke zur Orbitalsektion geschlossen hatten. Dann richteten sie das Raumschiff so aus, dass das Triebwerk des Geräteteils in Flugrichtung zeigte. Dieses wurde kurz darauf für 188 Sekunden gezündet und leitete den Abstieg zur Erdoberfläche ein. Im nächsten Schritt erfolgte das planmäßige Abtrennen der Orbitalsektion und des Geräteteils, die beide in der Erdatmosphäre verglühten. Das verbleibende Landemodul wurde so ausgerichtet, dass der Eintrittswinkel für eine möglichst genaue Landung in Kasachstan erreicht wurde. Nach dem Eintritt in die Erdatmosphäre brach der Funkkontakt wegen der heißen Plasmagase rund um die Kapsel ab. Dann löste sich der Deckel des Fallschirmbehälters und der Bremsfallschirm wurde ausgestoßen. Nachdem auch der Hitzeschutzschild abgetrennt worden war, schwebte die Sojus an ihrem Hauptfallschirm Richtung Erdboden. Kleine Feststoff-Bremsraketen, die kurz vor dem Berühren des Bodens ausgelöst worden waren, verminderten die Aufprallgeschwindigkeit. Sofort nach der erfolgreichen Landung wurden die Fallschirmleinen gekappt, damit die Kapsel nicht durch den Wind über den Boden gezogen werden konnte. Nach der Landung gehört es zum Ritual, dass die Kosmonauten das Raumschiff mit ihrer Unterschrift versehen.