Феоктистов был первым советским гражданским и беспартийным космонавтом, а также первым человеком, который сначала конструировал космические корабли, а потом на них летал. В 1964 году он был в составе первого группового экипажа космического корабля "Восход" (вместе с Борисом Егоровым и Владимиром Комаровым). Это был первый космический полет, во время которого космонавты находились внутри корабля без скафандров.

После космического полета Феоктистов продолжал работать в ОКБ-1 и участвовал в разработке кораблей серий "Союз" и "Прогресс". В 1990 году он перешел на преподавательскую работу в свою альма-матер - МГТУ имени Баумана.