19 листопада 1997 року перший астронавт незалежної України Леонід Каденюк здійснив політ з космодрому на мисі Канаверал (Фльорида) на американському транспортному космічному кораблі „Колумбія“ місії STS-87.
Л. Каденюк полетів у космос у складі багатонаціональної команди, яка складалася з американців Кевіна Криґеля, Стівена Вейна Ліндсі, Вінстона Елліота Скота, Калпана Чавла і японця Такао Дої. Тривалість польоту – 15 діб 16 годин 34 хвилини 04 секунди.
Вперше про участь українського астронавта-дослідника було оголошено у Вашінґтоні 13 травня 1994 року у спільній заяві Президента України Леоніда Кучми та Президента США Била Клінтона. Президенти із задоволенням відзначили, що обидві країни розпочали переговори щодо угоди, яка сприятиме входженню України до ринку послуг, пов’язаних з комерційними космічними запусками, і надасть Україні можливість запропонувати такі послуги компаніям США. Обидва керівники висловили впевненість, що це відкриє нову важливу сторінку в українсько-американському співробітництві.
За 15 діб польоту члени екіпажу корабля здійснили два виходи у відкритий космос, вивели на орбіту, а потім повернули у вантажний відсік космічний апарат SPARTAN-201, випробували автономну камеру AERCam, а також здійснили цілий ряд різних дослідів. Зокрема, Л. Каденюк виконував біологічні експерименти спільного українсько-американського досліду з трьома видами рослин: ріпа, соя і мох. Окрім цього, виконувалися експерименти Інституту системних досліджень людини з тематики „Людина і стан невагомості“. У спільному експерименті з боку України брали участь 5 інститутів НАН України – Інститут ботаніки ім. М. Холодного, Інститут фізіології рослин і генетики, Інститут молекулярної біології і генетики, Інститут екології Карпат, Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. Заболотного, а також Національний ботанічний сад ім. М. Гришка; з боку США – п’ять університетів: Канзаський, Луїзіанський, Огайський, Вісконсінський, Північної Кароліни та Космічний центр ім. Джона Кеннеді.
Завдяки Л. Каденюку в космосі вперше було розгорнуто державний прапор України, побував тризуб і прозвучав гимн незалежної України.
Едуард Кузнєцов, тодішній керівник з підготовки до польоту в космос, згадував: „Ми склали цілу програму, що він мав із собою взяти – прапор, державний герб, герб Києва, „Кобзар“ Шевченка, портрет видатного українського ракетобудівника Михайла Янгеля, диск нашої відомої групи „ВВ“. Він взяв усі ці речі із собою, і потім ми навіть привезли з Америки сертифікат, що кожна річ побувала в космосі – із підписом кожного члена екіпажу“.
Двічі за час польоту на „Колюмбії“ вранці звучав український гимн. У кожного астронавта була можливість замовити мелодію для пробудження всієї команди, і Каденюк замовляв гимн України.
3 грудня 1999 року президентським Указом Л. Каденюк був удостоєний звання Героя України.
Після польоту в космос Л. Каденюк почав активно перейматися екологічними питаннями, очолював Раду з екологічної безпеки. Він виступав за прийняття Екологічної конституції Землі, ініціював збір підписів відомих астронавтів з усього світу під зверненням до ООН на підтримку цієї ідеї.
У 2017 році вийшла його книга „Місія – космос“, де він детально описав процес підготовки астронавтів до польоту та сам політ.
Національний музей історії України зберігає у своїй колекції матеріяли Л. Каденюка, які неодноразово використовувалися на різних виставкових проєктах („Україна і світ“ до 20-ої річниці незалежности України (2011 р.); „Україна незалежна“ (2015 р.); „Український прапор – символ боротьби та досягнень“ до дня Державного прапора України (2015 р.), „10,958 днів незалежности“ до 30-ї річниці незалежности України (2021 р.).