Параллельно с созданием спутника “Зенит-2” Цыбин работает над первым в мире трехместным пилотируемым кораблем “Восход”. В октябре 1964-го на нем летят на орбиту Владимир Комаров, Константин Феоктистов и Борис Егоров. А к следующему году уже сделана модификация корабля с возможностью выхода человека за пределы “Восхода”. Конструкторы придумали сложную складную шлюзовую камеру, через которую Алексей Леонов первым в мире вышел в космос. После использования эта камера отстреливалась от корабля, а спускаемый аппарат приземлялся. В королевском КБ работал конвейер по производству космических кораблей. Но сам главный конструктор понимал, что на “Востоках” и “Восходах” мы долго летать не сможем. Уже тогда, зная, что американцы, оставленные нами позади в космической гонке, попытаются взять реванш в лунной программе, Королев готовил новый проект – корабль “Союз”. Времени было мало, и Главный требовал от подчиненных полной отдачи. Как вспоминал сам Павел Владимирович: “Бывало, звонит Королев и просит зайти. Прихожу. Королев говорит: «Есть такая-то идея. Сколько тебе нужно времени на ее обдумывание?» Отвечаю, что недельки две. «Ну, давай, думай!» – говорит Королев. Не успеваю дойти до кабинета, вот только вошел, сразу звонок Сергея Павловича: «Павел, ну что, ты подумал? Что-нибудь придумал?» Уже сразу вопрос!”
К началу 1966 года под руководством Павла Цыбина была сделана бо́льшая часть конструкторской документации нового корабля “Союз”. Уже было понятно, как выглядит будущий корабль. Шли испытания всех систем и изготовление экспериментальных образцов. Лунная модификация “Союза” должна была обеспечить СССР первенство в соревновании с США за естественный спутник Земли. И никто из окружавших Королева не подозревал, что их Главному оставалось жить считаные дни.
23 декабря 1965 года в королевском ОКБ-1 был праздник – 60-летие Павла Владимировича Цыбина. В президиуме – космонавты, генералы, академики, конструкторы и сам Главный – Сергей Павлович Королев. Магнитофонная пленка, подаренная в тот день Цыбину, пролежала в его шкафу на полке самых ценных вещей сорок два года, и никто ни разу ее не слушал. А когда я ее поставил, то услышал, о чем говорил Королев в своем последнем выступлении за три недели до смерти: “Дорогой Павел Владимирович! Давно мы знакомы. И вот вспоминается то время, когда мы вместе с тобой учились летать на планерах, потом – в летной школе. Тогда Павел Владимирович был такой худощавый светлоголовый паренек, и, как сейчас помню, мы все про себя его звали просто Пашка. Кто летит? Пашка Цыбин. И вот прошли годы, и я рад, Павел Владимирович, что сегодня, в этот торжественный для тебя день, столько хороших людей так добро тебя приветствовали. Я рад присоединить и свое, самое сердечное поздравление, мой дорогой друг, и пожелать тебе сил и счастья в твоей работе и в жизни. Понимаю, что нелегко тебе приходится. Бывает, закипит, скажешь что-нибудь крепкое, нашумишь, а ты потом приходишь и говоришь: «Ну, чего ты, чего ты? Ну, всё сделаем, уладим, ну, не сердись!» Ну, что ты сделаешь тут, а? Вот я тебя за то, что ты ещё и человек такой хороший, очень люблю и уважаю”.