W 1961 r. Karpow brał udział w pracach komisji, która wyłoniła Jurija Gagarina jako pierwszego kosmonautę, a Giermana Titowa jako jego dublera. 10 kwietnia 1961 r. uczestniczył w posiedzeniu Państwowej Komisji, na którym ostatecznie zatwierdzono tę decyzję.
Według relacji Muzeum-Zapowiednika im. J.A. Gagarina Karpow pomagał Gagarinowi przy zakładaniu skafandra przed startem misji Wostok 1. Zauważył wówczas brak oznaczenia państwowego na hełmie kosmonauty i miał własnoręcznie nanieść na nim czerwony napis „СССР”.
Karpow kierował Centrum Wyszkolenia Kosmonautów do 1963 r.. W 1961 r., za udział w zabezpieczeniu pierwszego załogowego lotu kosmicznego, został odznaczony Orderem Lenina.
Dalsza działalność W 1963 r. Karpow wrócił do Instytutu Medycyny Lotniczej i Kosmicznej, gdzie został zastępcą szefa instytutu. Zajmował się badaniami w zakresie medycznego zabezpieczenia lotów oraz problematyką stanu funkcjonalnego członków załóg lotniczych.
W 1966 r. otrzymał stopień generała majora służby medycznej. Od 1973 r. kierował filią medycyny lotniczej Państwowego Naukowo-Badawczego Instytutu Lotnictwa Cywilnego, gdzie uczestniczył m.in. w pracach nad zautomatyzowanym, wielokanałowym systemem przedlotnej kontroli medycznej załóg lotniczych. W 1978 r. przeszedł w stan spoczynku.