21 grudnia 2009 rozpoczął swoją drugą misję kosmiczną. Razem z nim na pokładzie statku Sojuz TMA-17 byli również: dowódca misji Oleg Kotow oraz Timothy Creamer. Dwa dni później Sojuz przycumował do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a astronauci uzupełnili skład nowej 6-osobowej stałej załogi ISS (Ekspedycja 22). 2 czerwca 2010. Po ponad 163 dniach pobytu w kosmosie załoga powróciła na Ziemię.
Dekretem Prezydenta Federacji Rosyjskiej Dmitrija Miedwiediewa, № 437 z 12 kwietnia 2011, został odznaczony Medalem „Za zasługi w podboju kosmosu”.
W sierpniu 2012 został szefem grupy astronautów JAXA.
W marcu 2020 roku został przydzielony do misji SpaceX Crew-1, która będzie pierwszym operacyjnym lotem statku kosmicznego SpaceX Dragon 2. Misja rozpoczęła się 16 listopada 2020 roku.
Stowarzyszenie Uczestników Lotów Kosmicznych () przyznało mu Universal Astronaut Insignia za lot orbitalny (nr 435).