Tarelkins pirmais un vienīgais kosmiskais lidojums sākās 2012. gada oktobrī, dodoties uz SKS ar kosmosa kuģi Sojuz TMA-06M'. Bija SKS-33, SKS-34 ekspedīcijas lidojuma inženieris. 2013. gada martā lidojums beidzās.
2014. gada 28. maijā Jevgeņijam Tarelkinam ar prezidenta pavēli piešķirti goda nosaukumi "Krievijas Federācijas Varonis" un "Krievijas Federācijas lidotājs-kosmonauts".[1]
2015. gada 1. jūnijā Tarelkins atstāja kosmonautu sagatavošanas centru.