En 1980, Patrick Baudry fait une brève parenthèse dans une carrière exemplaire de Pilote d’essai : il est sélectionné par le Centre National d’Etudes Spatiales, pour former le premier groupe de cosmonautes français avec Jean-Loup Chrétien.
Il va alors suivre l’entraînement des cosmonautes soviétiques à la Cité des Etoiles près de Moscou, jusqu’en 1982.
Il est qualifié sur les vaisseaux spatiaux russes : Soyous-T,et Saliout7 et devient membre du deuxième équipage pour le premier vol spatial franco- soviétique.
Pour ce vol spatial il a été formé pour effectuer des expériences scientifiques dans des domaines tels que la physiologie, la biologie, l’astronomie, l’astrophysique et l’élaboration de matériaux de l’espace.

23 mars 1984, Patrick Baudry rejoint le corps des astronautes de la NASA, basé à Houston au Texas , afin de préparer le premier vol franco américain .
Après un an d’entraînement, il est affecté à la mission 51-E sur Challenger, annulée suite à des problèmes techniques graves.
Il n’est pas choisi pour la mission suivante.

Affecté par la suite sur Discovery dont le lancement a lieu- après 13 reports de tir –le 17 juin 1985 au départ de Cap Canaveral au Kennedy Space Center en Floride.

Il fait donc partie de la mission STS-SIG du 17au 24 juin 1985 comme spécialiste charge utile. Discovery revient sur terre le 24 juin sur la base d’Edwards en Californie.
Il est le second astronaute français à être allé dans l’espace lors du premier vol spatial franco- américain.

Cosmonaute en URSS
De son arrivée en 1980 à 1983,i l s’entraîne à la Cité des Etoiles, il porte le titre de cosmonaute.
Dans un premier temps, il est spationaute de réserve de Jean-Loup Chrétien, pour la mission PVH(premier vol habité) franco-soviétique, en 1982.
Il apprend quelques unes des habitudes fondamentales de vie d’un peuple différent du notre.