Sojus 17 trat seinen Weg zur Raumstation vom Kosmodrom Baikonur aus an und landete 110 km nordöstlich von Zelinograd. Nach eintägigem Alleinflug koppelte Sojus 17 am 12. Januar 1975 an die zuvor gestartete Raumstation Saljut 4 an. Die Kosmonauten hielten sich dort 29 Tage auf.

Die Bahnhöhe der Saljut 4 betrug ca. 350 km über der Erde (günstig in Bezug auf astronomische Beobachtungen), daher waren Manöver zur Annäherung an die Station nötig.

In erster Linie wurden astronomische Experimente durchgeführt. Nachdem das Sonnenteleskop aufgrund eines technischen Fehlers nicht richtig ausgerichtet werden konnte, führte die direkte Sonneneinstrahlung zu einer Beschädigung des Hauptspiegels. Der Spiegel konnte aber von der Besatzung neu beschichtet und richtig ausgerichtet werden.

In ihren Raumanzügen hatten die Kosmonauten ihre Plätze im Landemodul eingenommen, nachdem sie die Luke zur Orbitalsektion geschlossen hatten. Dann richteten sie das Raumschiff so aus, das die Triebwerke des Geräteteils in Flugrichtung zeigten. Diese wurden kurz darauf für 105,6 Sekunden gezündet und leiteten den Abstieg zur Erdoberfläche ein. Im nächsten Schritt erfolgte das planmäßige Abtrennen der Orbitalsektion und des Geräteteils, die beide in der Erdatmosphäre verglühten. Das verbleibende Landemodul wurde so ausgerichtet, dass der Eintrittswinkel für eine möglichst genaue Landung in Kasachstan erreicht wurde. Nach dem Eintritt in die Erdatmosphäre brach der Funkkontakt wegen der heißen Plasmagase rund um die Kapsel ab. Dann löste sich der Deckel des Fallschirmbehälters und der Bremsfallschirm wurde ausgestoßen. Nachdem auch der Hitzeschutzschild abgetrennt worden war, schwebte die Sojus an ihrem Hauptfallschirm Richtung Erdboden. Kleine Feststoff-Bremsraketen, die kurz vor dem Berühren des Bodens ausgelöst worden waren, verminderten die Aufprallgeschwindigkeit. Sofort nach der erfolgreichen Landung wurden die Fallschirmleinen gekappt, damit die Kapsel nicht durch den Wind über den Boden gezogen werden konnte. Nach der Landung gehört es zum Ritual, dass die Kosmonauten das Raumschiff mit ihrer Unterschrift versehen.