神舟五號(hào)載人飛船發(fā)射準(zhǔn)備階段,經(jīng)專家組無記名投票,楊利偉以其優(yōu)秀的訓(xùn)練成績和綜合素質(zhì),被選入3人首飛梯隊(duì),并被確定為首席人選。在被確定為首飛梯隊(duì)后,楊利偉更加努力地全身心投入到強(qiáng)化訓(xùn)練之中。那段日子里,他大部分的時(shí)間都呆在飛船模擬器里,熟悉艙內(nèi)的各種設(shè)備和電路,牢記飛行指令。
功夫不負(fù)有心人,在5次正常飛行程序考試中,他獲得了2個(gè)99分、3個(gè)100分的好成績,專業(yè)技術(shù)綜合考評(píng)排名第一。正因?yàn)闂罾麄?duì)飛船飛行程序和操作程序爛熟于心,在21小時(shí)23分鐘的飛天之旅中,他的全部操作沒有出現(xiàn)一次失誤。
2003年10月15日9時(shí)整,隨著零號(hào)指揮員“點(diǎn)火!起飛!”口令的下達(dá),火箭托舉著飛船和飛船里的楊利偉徐徐升空。次日清晨,神舟五號(hào)飛船返回艙在預(yù)定地點(diǎn)準(zhǔn)確著陸。楊利偉邁出艙門時(shí)說的第一句話是:“我為祖國感到驕傲!這是祖國歷史上輝煌的一頁,也是我生命中最偉大的一天?!?/p>
2003年11月7日,中共中央、國務(wù)院、中央軍委授予楊利偉“航天英雄”榮譽(yù)稱號(hào)和“航天功勛獎(jiǎng)?wù)隆薄?/p>
2005年,楊利偉出任中國航天員科研訓(xùn)練中心副主任。備戰(zhàn)神舟六號(hào)、神舟七號(hào)任務(wù)期間,他積極指導(dǎo)航天員訓(xùn)練,還提出了航天員在飛行中操作“零失誤”的選訓(xùn)目標(biāo),組織領(lǐng)導(dǎo)了航天員教員培訓(xùn)和資格認(rèn)證工作,并在神六、神七飛行乘組選拔中發(fā)揮了重要作用。神六、神七任務(wù)完成后,他具體領(lǐng)導(dǎo)組織了中國第二批航天員的選拔工作。
2008年,楊利偉晉升少將軍銜。2010年,楊利偉被任命為中國載人航天工程辦公室副主任。