1985年，在通过苛刻的招飞体检之后，刘伯明又通过了文化刘伯明课考试，进入空军长春飞行学院(今空军航空大学)。从长春飞行学院到牡丹江初教机场，再到锦州飞行大队。
1991年，他开始单飞，并独立驾驶歼八。
1998年，他和翟志刚等一起被选为我国第一批航天员。
20__年6月，入选神舟六号飞行任务备份乘组。
20__年9月，执行神舟七号飞行任务，同年11月，被中共中央、国务院、授予“英雄航天员”荣誉称号，并获“航天功勋奖章”。
20__年12月，入选神舟十二号飞行任务乘组。
20__年6月16日，神舟十二号载人飞船飞行乘组宣布，刘伯明入选。6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。7月4日8时11分，刘伯明成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门，身着中国自主研制的新一代“飞天”舱外航天服，与乘组航天员配合开展舱外作业。8月20日，航天员聂海胜和刘伯明先后从天和核心舱节点舱成功出舱，在舱内航天员汤洪波的配合支持下开展舱外操作。9月17日，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波顺利返回地球，神舟十二号载人飞行任务取得圆满成功。
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