230px|right W następnych latach przygotowywał się do lotów na statkach Sojuz i wojskowych stacjach kosmicznych typu Ałmaz. W 1974 roku razem z Witalijem Żołobowem byli dublerami podstawowych załóg statków kosmicznych Sojuz 14 (trzecia załoga) oraz Sojuz 15 (jako dublerzy).
Do drugiego lotu w kosmos wystartował 6 lipca 1976 roku jako dowódca Sojuza 21. Razem z Witalijem Żołobowem pracowali na pokładzie załogowej stacji kosmicznej Salut 5 (Ałmaz 3). Ich misja miała przede wszystkich charakter wojskowy. Pod koniec lotu Żołobow poważnie zachorował (prawdopodobnie na skutek przemęczenia miał problemy z psychiką) i misja musiała zostać przedwcześnie przerwana. Kosmonauci powrócili na Ziemię 24 sierpnia po 49 dniach 6 godzinach 23 minutach i 32 sekundach. Po zakończonym locie został kierownikiem oddziału kosmonautów. Łącznie Boris Wołynow spędził w kosmosie 52 dni 7 godzin 17 minut i 47 sekund.
17 marca 1990 roku z uwagi na osiągnięty wiek w stopniu pułkownika opuścił oddział kosmonautów.