1998年1月，刘伯明正式成为中国首批航天员。2005年6月，入选神舟六号飞船载人飞行乘组梯队成员。2008年9月，执行神舟七号飞行任务，在轨道舱协助翟志刚出舱行走，后获“英雄航天员”称号。2018年1月，被中宣部授予“时代楷模”荣誉称号 。