Долговременная орбитальная станция третьего поколения "Салют-6" была выведена на орбиту 29 сентября 1977 года. На станции отработали пять основных и 11 экспедиций посещения. Здесь началась программа совместных исследований с участием космонавтов других стран.
20 января 1978 года впервые в мире к станции "Салют-6" стартовал автоматический грузовой корабль-заправщик "Прогресс-1", который доставил топливо и другие необходимые грузы.
При ретроспективном взгляде решения по станции третьего поколения кажутся естественными, практически очевидными. Но тогда Ю.П. Семенову как главному конструктору нужно было проявить немалую смелость, чтобы довериться кораблям "Прогресс", автоматически многократно стыкующимся к станции, на которой находился экипаж. Корабли "Прогресс" позволили не только доставлять топливо и необходимые материалы, но и наращивать возможности станции при проведении научных исследований за счет доставки на борт станции соответствующей аппаратуры и оборудования.
В период с 1977 по 1981 год к станции "Салют-6" стартовали и работали на ее борту в составе экипажей представители Чехословакии, Польши, Германской Демократической Республики, Венгрии, Вьетнама, Монголии, Румынии, Кубы. Советско-болгарскому экипажу в составе Н.Н. Рукавишникова и Г. Иванова, стартовавшему 10 апреля 1979 года, не удалось состыковаться со станцией из-за отказа основного двигателя корабля.
За создание орбитального комплекса "Салют"-"Союз"-"Прогресс" Ю.П. Семенову в апреле 1978 года присуждена Ленинская премия.
В январе 1978 года приказом министра Ю.П. Семенов назначен заместителем генерального конструктора, главным конструктором космических кораблей и станций, директором программы международного сотрудничества.
В работе на таком уровне, где люди несут колоссальную ответственность, имеют свои амбиции, почерк, личные отношения складываются порой непросто. Подобные отношения сложились у генерального конструктора В.П. Глушко и его заместителя Ю.П. Семенова, имевшего к тому времени весьма высокие авторитет, заслуги, титулы и прочее.
В 1980 году под руководством Ю.П. Семенова была разработана комплексная программа работ Объединения (в ней основной акцент делался на создание орбитальных систем). Генеральный конструктор В.П. Глушко не одобрил ее. Однако она была поддержана министром С.А. Афанасьевым и президентом АН СССР А.П. Александровым и направлена в ЦК КПСС без согласования с генеральным конструктором. Отношения между Ю.П. Семеновым и В.П. Глушко оказались длительное время натянутыми, что осложняло работу в КБ. Тем не менее выдающиеся конструкторы В.П. Глушко и Ю.П. Семенов всегда старались находить компромиссные решения, сохраняя деликатность в отношениях. Комплексная программа стала основой деятельности предприятия на несколько последующих лет.
Тем временем в НПО "Энергия" полным ходом шла работа по созданию многоразовой космической системы "Энергия - Буран". С целью максимального использования опыта создания космических кораблей и повышения организационно-технического уровня руководства по созданию орбитального корабля "Буран" генеральный конструктор В.П.Глушко в конце 1981 года настоял на том, чтобы работы возглавил главный конструктор орбитальных станций и космических кораблей Ю.П. Семенов. Одновременно он был назначен первым заместителем генерального конструктора и на этой должности работал с В.П. Глушко восемь последующих лет. До конца жизни В.П. Глушко между ними были дружественно-доверительные отношения.
Проект "Буран" относится к наиболее масштабным за всю историю не только отечественной, но и мировой космонавтики. Это подтверждает такой факт: в работе по созданию системы "Энергия - Буран" было задействовано около 2 миллионов человек, более тысячи предприятий бывшего Союза.
Экспериментальная отработка элементов системы продолжалась в круглосуточном режиме без выходных дней около 1600 суток. Вся эта работа проводилась при головной роли НПО "Энергия".
Как результат - высшая академическая общественность страны вынесла решение: в 1987 году Ю.П.Семенов по рекомендации В.П.Глушко избирается членом-корреспондентом АН СССР.
Успешный первый полет корабля "Буран" в автоматическом режиме состоялся 15 ноября 1988 года. В это время В.П. Глушко уже был тяжело болен и находился в больнице. Техническим руководителем завершающего этапа этой программы был Ю.П. Семенов, председателем Государственной комиссии по подготовке и запуску комплекса "Энергия - Буран" - министр общего машиностроения СССР В.Х. Догужиев.
Ни в отечественной, ни в мировой практике ракетно-космической техники не было аналогов по сложности орбитальному кораблю "Буран". Система "Энергия - Буран" опередила время, однако отечественная промышленность оказалась не готова тогда к ее использованию, и в 1992 году было принято решение о прекращении работ по этой программе.
Одновременно с руководством работ по орбитальному кораблю "Буран" Ю.П. Семенов продолжал руководить работами по орбитальным станциям и космическим кораблям. 19 апреля 1982 года была выведена на орбиту долговременная орбитальная станция "Салют-7". На станции до 25 июня 1986 года поочередно работали четыре основные экспедиции и пять экспедиций посещения. Во время полета Ю.П. Семенову пришлось решать сложнейшие организационно-технические проблемы. Впервые проводилась одна из самых серьезных ремонтно-восстановительных работ в космосе (была потеряна герметичность одной из топливных магистралей, возможно, из-за пробоя ее метеоритом). В течение шести выходов в открытый космос космонавты сумели изолировать вышедшую из строя магистраль и подключить к двигательной установке новую. Такая уникальная операция в мировой практике проводилась впервые. Стоит ли говорить, что этому предшествовала многомесячная наземная тренировка экипажа.
Экстремальные ситуации были нередки, и из каждой нужно было найти выход. Так, 11 февраля 1985 года на беспилотном участке полета из-за выхода из строя системы командного управления и ошибки оператора Центра управления полетами была потеряна связь со станцией, в результате нарушился режим подзаряда буферных батарей, система обесточилась, и станция полностью вышла из строя. Угроза потери станции стала вполне реальной. Под руководством Ю.П. Семенова в НПО "Энергия" стали прорабатывать вопрос: можно ли стыковаться с полностью неуправляемой станцией. Началась беспрецедентная работа по восстановлению станции. 6 июня 1985 года на орбиту была направлена специальная экспедиция - космонавты В.А. Джанибеков и В.П. Савиных на корабле "Союз Т-13", который с помощью целеуказаний с Земли и ручного управления с использованием лазерного дальномера и БЦВМ сблизился со станцией, состыковался с ней как с "некооперируемым объектом". Космонавты провели ремонтно-восстановительные работы, и станция была введена в строй.
В период с 1982 по 1985 год на станции "Салют-7" работали международные экипажи, в состав которых входили представители Франции, Индии, Сирии.
С 1978 года Ю.П. Семенов возглавил работы по созданию транспортного космического корабля "Союз Т" на базе предыдущего поколения космических кораблей. Первый пилотируемый полет этого корабля был осуществлен в 1980 году.
Его использование существенно повысило эффективность программы "Интеркосмос", сделало более насыщенными планы исследования внеземного пространства. За разработку корабля "Союз Т" Ю.П. Семенову в 1985 году была присуждена Государственная премия СССР. Ее вручил президент Академии наук СССР А.П. Александров, причем прямо на космодроме Байконур, где Ю.П. Семенов в соответствии с приказом министра общего машиностроения СССР О.Д. Бакланова находился безвыездно, так как в это время велась подготовка к пуску "Бурана".
Незадолго до этого, к началу 1984 года, обстановка в Министерстве общего машиностроения сложилась таким образом, что работы по перспективным станциям были практически приостановлены. Все ресурсы министерства в этот период были задействованы на программу "Энергия - Буран". И вдруг последовал неожиданный импульс - поистине в духе того времени: весной 1984 года министр общего машиностроения СССР О.Д. Бакланов, В.П. Глушко и Ю.П. Семенов ранним утром были вызваны к секретарю ЦК КПСС Г.В. Романову, который поставил перед ними задачу срочно завершить работы по новой станции к XXVII съезду КПСС.
Уже через год, после завершения сборки, штатный блок станции "Мир" направляется прямо на космодром, впервые без цикла проверок на контрольно-испытательной станции завода. Это рискованное, но четко продуманное решение потребовало исключительной организации работ на комплексном стенде - электрическом аналоге станции - в НПО "Энергия", на технической позиции полигона, на летной станции, а также оперативной связи между Москвой и Байконуром.
В результате запуск базового блока станции "Мир" был осуществлен 20 февраля 1986 года.
10 января 1989 года скончался В.П. Глушко. После его смерти инициативной группой руководящих работников НПО "Энергия" было подготовлено и направлено в вышестоящие инстанции обращение с предложением назначить генеральным конструктором Ю.П. Семенова. В нем, в частности, говорилось: "... генеральным конструктором НПО "Энергия" должен быть человек, который был бы способен продолжить дело, начатое в свое время С.П. Королевым, В.П. Мишиным, В.П. Глушко. Кроме того, для успешной дальнейшей работы необходимо сохранить сложившуюся за последние годы кооперацию со смежными организациями. Учитывая эти обстоятельства, считаем целесообразным назначить на эту должность первого заместителя генерального конструктора, главного конструктора направления тов. Семенова Юрия Павловича, который начал свою деятельность на нашем предприятии при С.П. Королеве и уже 25 лет успешно работает в этом направлении. Тов. Семенов Ю.П. обладает необходимыми знаниями, большими организаторскими способностями и пользуется заслуженным авторитетом на предприятии".