Совершил космический полет 6-30 июня 1971 года совместно с Добровольским Г. Т. и Волковым Б.И. в качестве инженера-исследователя на космическом корабле "Союз-11" и орбитальной станции "Салют".
Это была первая в мире долговременная пилотируемая орбитальная научная станция.
Экипаж станции в процессе полета провел обширный комплекс технических, медико-биологических и астрофизических экспериментов.
Программа полета была выполнена полностью.
При спуске с орбиты вследствие разгерметизации спускаемого аппарата экипаж: погиб.
Виктору Ивановичу Пацаеву посмертно присвоено звание Героя Советского Союза.
Именем Пацаева В. И. назван научно-исследовательский корабль АН СССР.