2 kwietnia 1984 roku wystartował na pokładzie Sojuza T-11 z kosmodromu Bajkonur, stając się pierwszym obywatelem Indii, który poleciał w kosmos. Celem misji była wizyta krótkookresowa na radzieckiej stacji kosmicznej Salut 7. Dowódcą załogi był Jurij Małyszew, a inżynierem lotu – Giennadij Striekałow.
Na pokładzie stacji Sharma spędził niespełna osiem dni, przeprowadzając doświadczenia naukowe i techniczne – w sumie czterdzieści trzy sesje eksperymentów, poświęconych głównie biomedycynie i teledetekcji. Załoga przeprowadziła telekonferencję z udziałem prominentnych radzieckich polityków i premier Indii Indiry Gandhi. Zapytany przez nią, jak wyglądają Indie z kosmosu, odparł: „najlepiej na świecie” (), tytułem jednego z najsłynniejszych wierszy patriotycznych w języku urdu. Dzięki misji Sharmy Indie stały się czternastym państwem świata, które wysłało człowieka w kosmos.
Dalsza praca Na emeryturę odszedł w stopniu Wing Commandera (podpułkownika). W 1987 roku został zatrudniony w Hindustan Aeronautics Limited jako główny pilot doświadczalny w oddziale w Nashiku, gdzie pracował do 1992 roku, kiedy przeprowadził się do Bengaluru i objął stanowisko szefa zespołu oblatywaczy HAL.