Дмитрий Юрьевич Кондратьев в январе 2001 года был назначен в качестве 1-го бортинженера в дублирующий экипаж по программе МКС-5 вместе с А. Калери и С. Келли. С мая 2004 года по декабрь 2005 года проходил подготовку в составе основного экипажа МКС-13. В связи с изменениями, произошедшими в программе полёта, он был переведен на подготовку в составе группы космонавтов-испытателей для полетов на МКС.

С января 2008 года по май 2009 года Дмитрий Кондратьев готовился в составе дублирующего экипажа МКС-20/21 в качестве командира ТПК «Союз ТМА» и бортинженера МКС. С июня 2009 года по июнь 2010 года проходил подготовку в составе дублирующего экипажа МКС-24/25 в качестве командира ТПК «Союз ТМА» и бортинженера МКС.

В июне 2010 года Дмитрий Юрьевич приступил к подготовке к космическому полёту в составе основного экипажа МКС-26/27 в качестве командира ТПК «Союз ТМА», бортинженера МКС-26 и командира МКС-27.

Свой космический полёт Дмитрий Кондратьев осуществил с 15 декабря 2010 года по 24 мая 2011 года в качестве командира ТК «Союз ТМА-20», бортинженера МКС-26 и командира МКС-27  вместе с астронавтами Паоло Несполи (Италия) и Кэтрин Колман (США). В ходе полёта выполнил два выхода в открытый космос общей продолжительностью 10 часов 12 минут. Полёт продлился 159 суток 08 часов 17 минут.

За мужество и героизм, проявленные при осуществлении длительного космического полёта на Международной космической станции, космонавту Дмитрию Кондратьеву присвоено звание Героя Российской Федерации. Этим же указом Дмитрию Кондратьеву также присвоено почётное звание «Лётчик-космонавт Российской Федерации».

Руководство Центра подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина, отряд космонавтов и коллектив ЦПК сердечно поздравляют Дмитрия Юрьевича с 55-летием и желают ему крепкого здоровья, благополучия, счастья и успехов!