Wykonał loty treningowe na Tu-154 i MIGu-25.
Trzeci lot kosmiczny odbył w okresie od 25 września do 6 października 1997 na amerykańskim wahadłowcu Atlantis w misji STS-86. W sierpniu 1998 wystąpił do władz USA o przyznanie amerykańskiego obywatelstwa i do włączenia do grupy amerykańskich astronautów NASA. Po spełnieniu tych życzeń pracował w NASA.
W grudniu 1988 został awansowany na generała brygady Francuskich Sił Powietrznych.
We wrześniu 2000 podczas wizyty w sklepie sieci Home Depot w Webster w stanie Teksas upadła na niego z wysokości 4 metrów trzydziestokilogramowa wiertarka. Astronauta doznał urazu głowy i barku. W wyniku odniesionych obrażeń musiał zrezygnować z pracy w NASA w listopadzie 2001. Wytoczył proces sądowy Home Depot o odszkodowanie w wysokości 15 milionów $. Strony doszły do porozumienia. Warunki ugody objęte są tajemnicą.
Po zakończeniu kariery astronauty Chrétien przeszedł do biznesu.