Zajmował się tajnymi projektami Ministerstwa Obrony oraz zagadnieniami dotyczącymi badań ziemskiej magnetosfery. 1974 – odbył kurs zarządzania na Uniwersytecie Harvarda (Harvard Business School).

Jako pilot wylatał ponad 4500 godzin, z czego 3400 na odrzutowcach.

Kariera astronauty 18 października 1963 – przyjęty do trzeciej grupy astronautów NASA (). 1965 – podczas lotu statku Gemini 4 utrzymywał łączność z załogą przebywającą na orbicie (CapCom), identyczną funkcję pełnił w czasie misji Gemini 8 w 1966 roku. 1966 – Walter Cunningham, Walter Schirra i Donn Eisele rozpoczęli przygotowania do lotu na statku Apollo. wrzesień 1966 – wspomniana wyżej trójka astronautów została podstawową załogą pierwszej misji statku Apollo. grudzień 1966 – załoga Cunninghama została wycofana ze składu podstawowego. Ich zadaniem zostało dublowanie podstawowej ekipy statku Apollo 1. maj 1967 – po tragicznej śmierci członków załogi Apollo 1 astronauci ponownie zostali wyznaczeni do pierwszego załogowego lotu statku Apollo. 11 października – 22 października 1968 – wziął udział w swym jedynym locie kosmicznym – misji Apollo 7. 1968–1970 – był dyrektorem Wydziału Załóg Latających programu Skylab w Johnson Space Center.