27 июля 1992 года на космическом корабле «Союз ТМ-15»  стартовал экипаж двенадцатой основной экспедиции на орбитальную станцию «Мир». В его состав вошли командир Анатолий Соловьев, бортинженер Сергей Авдеев и французский космонавт-исследователь Мишель Тонини.

Во время совместного полета космонавты провели серию биологических экспериментов, также были совершены работы по перестройке станции. Космонавтами осуществлялись медицинские исследования по измерению давления и распределения потоков крови в условиях невесомости.  В экспедиции наблюдали за составом и величиной космических излучений, их воздействием на иммунную систему и гормональный фон человека. В рамках космического материаловедения и технических исследований изучался рост кристаллов и поведение жидкостей в условиях невесомости.

После выполнения программы полета Мишель Тонини вернулся на Землю с экипажем одиннадцатой основной экспедиции. Продолжительность полета французского космонавта составила 13 суток 18 часов 56 минут 13 секунд.

Анатолий Соловьев и Сергей Авдеев продолжили работу, приступили к перестройке орбитальной станции. Командир и бортинженер осуществили четыре выхода в открытый космос, общую длительность которых составили 18 ч 21 мин. В первые два выхода был открыт люк модифицированного корабля «Прогресс М-14» и при помощи робота-манипулятора передвинут 750-килограммовый двигатель из грузового отсека, установлен в нужную позицию и закреплен на ферме. В следующие выходы были проведены кабельные соединения и смонтирована специальная антенна системы сближения «Курс», позволявшая осуществлять стыковку с большими  кораблями.

1 февраля 1993 года на космическом корабле «Союз ТМ-15» Анатолий  Соловьев и Сергей Авдеев вернулись на Землю, пробыв в полете 188 суток 21 час 41 минуту 15 секунд.