В 1965 году Борман отправился в свой первый космический полет на корабле «Джемини-7». Это была миссия для исследования стыковки двух космических кораблей в открытом космосе. Экипаж Бормана также установил рекорд продолжительности полета в то время — 14 суток.
Однако наиболее известен его второй полет. В 1968 году он возглавил миссию «Аполлон-8», в которой состояли еще Джеймс Ловелл и Уильям Андерс. Они совершили первый орбитальный облет Луны, сделав 10 витков вокруг нее. Эта миссия стала успехом для НАСА и подготовила почву для позднейшей высадки американцев на Луну в следующем году.
После успешной миссии Борман стал популярным и в июле 1969 года посетил Советский Союз. Он посетил Звездный городок и обсуждал с советскими лидерами возможность совместной советско-американской миссии к Луне, которая так и не состоялась.
Борман ушел из НАСА в звании полковника в 1970 году. После этого он работал вице-президентом авиакомпании Eastern Air Lines, писал мемуары и выступал на телевидении, пишет RTVI.