Loty załogowe STS-6 – Challenger F-1 4 kwietnia 1983 Karol Bobko wystartował po raz pierwszy w kosmos na pokładzie wahadłowca Challenger. Był to pierwszy lot tego promu kosmicznego. Wyprawą dowodził Paul Weitz, dla którego był to drugi start. Pozostałymi członkami załogi byli specjaliści misji: Donald Peterson (MS-1) i Story Musgrave (MS-2). Podczas 5-dniowego lotu załoga wykonała eksperymenty technologiczne i umieściła przy użyciu stopnia napędowego IUS, na orbicie geosynchronicznej, satelitę TDRS-A oraz przeprowadziła obserwacje meteorologiczne. Poza tym po raz pierwszy podczas lotu wahadłowców astronauci pracowali w otwartej przestrzeni kosmicznej. 9 kwietnia 1983 prom po wykonaniu 120 okrążeń Ziemi wylądował pomyślnie w bazie lotniczej Edwards w Kalifornii.
STS-51-D – Discovery F-4 Drugą misją, w której uczestniczył K. Bobko był lot STS-51-D. Tym razem powierzono mu funkcję dowódcy. Razem z nim 12 kwietnia 1985 w kosmos udali się również: Donald E. Williams – pilot wahadłowca, Jeffrey A. Hoffman (specjalista misji - MS-1), Margaret Rhea Seddon (MS-2) i S. David Griggs (MS-3). Na pokładzie wahadłowca było też dwóch specjalistów ładunku: Charles Walker (PS-1) i Jake Garn (PS-2), wówczas senator, który był również obserwatorem z ramienia Kongresu Stanów Zjednoczonych.