1983年，杨利伟考进了空军第八飞行学院。四年的刻苦学习和训练，他终于成了空军一名优秀的歼击机飞行员。儿时的梦想成了现实。

　　1987年毕业于中国人民解放军空军航空大学，获得学士学位。分配至空军歼击航空兵部队做飞行员。1988年被授予空军中尉军衔，1988年加入中国共产党。

　　1992年夏天，杨利伟所在部队来到新疆某机场执行训练任务。突然，飞机发出一声巨响，碰上了严重的“空中停车”故障，飞机的一个发动机不工作了！紧急关头，杨利伟异常冷静，竟然将战机开回了基地，因此荣获了三等功。

　　1995年9月，载人航天工程指挥部获中央军委批复，从空军现役飞行员中选拔预备航天员；初选将886人变成了90人。然后，从90人中又筛选出60人，到北京接受再次体检，也就是复检；1996年8月，我到所在的航天医学工程研究所做特殊功能检查。查完了，只剩下20人。60个人当中，我们第二批选上了15人，选拔成功率比较高。我、聂海胜和景海鹏都是这一批。12月，我们结束了全部测试，却没有宣布结果，只是要我们回部队等待消息。那年只选12个，这意味着，我们20个人当中有8个还将被淘汰。1997年4月中旬，中国载人航天工程指挥部集中了多名著名专家，做最后的研究和挑选，最后从20个人中录取12个人为预备航天员。我在临床医学、航天生理功能指标、心理素质的测试中都达到了优秀，成为其中的一员。

　　1998年1月，他和其它13位空军优秀飞行员一起，成为中国第一代航天员。由于航天员大队隶属总装备部，在当时改为陆军，由空军少校军衔改为陆军少校。2000年晋升中校军衔。

　　2003年07月，经载人航天工程航天员选评委员会评定，具备了独立执行航天飞行的能力，被授予三级航天员资格。时为中校军衔。10月15日北京时间9时，杨利伟乘由长征二号F火箭运载的神舟五号飞船首次进入太空。他和技术专家的创举使得中国成为第三个掌握载人航天技术的国家。10月15日，晋升上校军衔。10月16日，杨利伟成为了全国人民心目中的民族英雄。那天，他回到北京航天城时已是晚上。21小时太空之旅的极度疲劳尚未消除，他就给训练航天员的教员们一个个打电话，向教员们汇报自己在太空的情况。