V srpnu 1996 byl určen náhradníkem [[Jelena Vladimirovna Kondakovová|Jeleny Kondakovové]] pro let [[STS-84]] a účastníkem letu [[STS-86]]. Přípravu zahájil v prosinci 1996. V září 1997, dva roky po třetím letu, letěl Titov počtvrté. Tentokrát v raketoplánu [[Atlantis]] v rámci mise STS-86, cílem byl opět Mir. Spojení se tentokrát povedlo. Posádku raketoplánu tvořili James Wetherbee, Vladimír Titov z Ruska, [[Scott Parazynski]], [[Jean-Loup Chrétien]] z Francie, [[Wendy Lawrenceová]], [[Michael Bloomfield]] a [[David Wolf]]. Poslední jmenovaný na Miru zůstal, místo něj se k Zemi vrátil Michael Foale z původní posádky Miru. Sebou měli vědecký modul [[Spacehab]]. Titov absolvoval další kosmickou vycházku (5 hodin 1 minuta). Po 11 dnech ve vesmíru Atlantis přistál v USA na Floridě, na přistávací dráze mysu Canaveral.
