La misión de Soyuz 23 fue realizar experimentos militares, científicos y técnicos en la estación y de paso, dadas las sospechas de que el aire de la estación estaba contaminada desde la misión Soyuz 21, renovar la atmósfera de la misma utilizando equipamiento especial. La atmósfera original fue analizada, sin que se encontrase ningún contaminante. A pesar de todo se decidió seguir con los planes para renovarla, expulsando la atmósfera original a través de la esclusa utilizada por los cosmonautas para realizar actividades extravehiculares.
La nave regresó el 25 de febrero de 1977, aterrizando a 37 km al noreste de Arkalyk y siendo recuperada a las 9:38 GMT.