W lipcu 1975 podczas wyprawy radziecko-amerykańskiej pełnił funkcję operatora łączności (tzw. Capcom) w centrum kierowania lotem w Houston w Teksasie. 1976-1985 – po rozpoczęciu realizacji programu Space Shuttle Bobko przeszedł szkolenie, podczas którego nabył umiejętności, które powinien posiadać pilot promu kosmicznego. W 1977 podczas serii testów promu Enterprise dotyczących ostatniej fazy loty wahadłowca w atmosferze (Approach and Landing Test) był w jednej z ekip wspierających astronautów biorących w nich bezpośredni udział. Był wówczas operatorem łączności (Capcom) lub pilotem samolotu towarzyszącemu tym eksperymentalnym lotom. W 1981, podczas przygotowań do lotu STS-1, pierwszej misji Columbii, kierował w KSC pracami związanymi z kontrolą i testowaniem wyposażenia promu kosmicznego. W latach 1983–1985 uczestniczył w trzech lotach kosmicznych – jako pilot w STS-6 (kwiecień 1981) oraz dowódca misji STS-51-D (kwiecień 1983) i STS-51-J (październik 1984). 1988 – opuścił korpus astronautów NASA.