Die Kosmonauten wurden vom Kosmodrom Baikonur aus ins All befördert und landeten mit ihrem Raumschiff 130 km östlich von Dsheskasgan.

Ursprünglich war Konstantin Feoktistow für diesen Flug nominiert. Er wurde aber aus medizinischen Gründen wenige Tage vor dem Start ausgetauscht.

Nach eintägigem Alleinflug koppelte Sojus T-3 am 28. November 1980 mit Saljut 6. Mit diesem Raumflug wurde die erste sowjetische Mission mit einer 3-Mann-Besatzung seit 1971 in die Erdumlaufbahn geschickt.

Zu den ersten Aufgaben gehörte die Reaktivierung der Raumstation und Grundüberprüfung aller wichtigen Bordsysteme. Auch für die restliche Zeit der Mission standen Unterhaltungs- und Reparaturarbeiten an. Teile des Lebenserhaltungssystems wurden repariert und ausgetauscht. So wurde das Experiment Mikroklima zur Verbesserung der Lebensbedingungen an Bord aktiviert, ein neues Gerät für den Wasserkreislauf mit vier Pumpen installiert, die Elektronik des Telemetriesytems ersetzt und Programm- und Zeitsteuerungsgeräte der Bordsteuerung ausgetauscht. Bis zu diesem Zeitpunkt gab es für die Bordsteuerung keine digitalen Bordrechner.

Zu den wissenschaftlichen Aufgaben gehörten u.a. Experimente zur holografischen Bildaufzeichnung und Experimente auf den Gebieten der Erderkundung, Medizin, Biologie und Materialforschung, wobei Experimente mit dem sogenannten "Gewächshaus" vom größten medialen Interesse waren.

In ihren Raumanzügen hatten die Kosmonauten 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 etwa 3 bis 4 Minuten 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.