После окончания Оренбургского училища летчиков Юрий Валентинович Лончаков служил помощником командира корабля Ту-16, затем командиром корабля авиации ВМФ Балтийского флота. В аварийной обстановке он выполнил посадку на ВПП самолета Ту-16 с одним работающим двигателем в ночных условиях.

В последующем Ю. В. Лончаков проходил службу в различных летных должностях в строевых и испытательных подразделениях ВВС РФ.

Освоил 6 типов самолетов и их модификации, в том числе Як-52, Л-29, Л-39, Су-24, А-50, Ту-16, Ту-134. Общий налет составляет более 1500 часов, выполнил более 530 парашютных прыжков.

После окончания ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского Юрий Валентинович был назначен на должность кандидата в космонавты-испытатели. Пройдя курс общекосмической подготовки, в декабре 1999 г. он получил квалификацию «космонавт-исследователь».

С января по май 2000 г. Ю. В. Лончаков проходил подготовку в составе группы космонавтов по программе МКС, а в сентябре 2000 г. его назначили в экипаж шаттла Endeavour STS-100, и он приступил к непосредственной под- готовке к полету в Космическом центре имени Джонсона в США.

Первый полет Юрия Валентиновича состоялся с 19 апреля по 1 мая 2001 г. в качестве специалиста полета шаттла Endeavour STS-100 по программе сборки КС. Продолжительность полета составила 11 суток 21 час 31 минуту 14 секунд.

1 октября 2002 г. решением Межведомственной комиссии Ю. В. Лончаков был назначен в состав основного экипажа в качестве 2-го бортинженера 4-й экспедиции посещения МКС (МКС ЭП-4), оставаясь в должности командира дублирующего экипажа.

Второй полет Ю. В. Лончакова проходил с 30 октября по 10 ноября 2002 г. в качестве 2-го бортинженера по программе МКС ЭП-4 вместе с С. Залетиным и Фрэнком де Винне. Космонавты стартовали на ТК «Союз ТМА-1», а посадка была осуществлена на ТК «Союз ТМ-34». Продолжительность полета составила 10 суток 20 часов 53 минуты 9 секунд.

В июле 2004 г. принимал участие в тренировках по выживанию в экстремальных ситуациях на космодроме Байконур. В июне 2006 г. проходил тренировки в Севастополе (Украина) по действиям экипажа в случае нештатной посадки спускаемого аппарата на воду.

Третий полет полковник Ю. В. Лончаков выполнил в составе экипажа 18-й экспедиции на МКС (МКС-18д) и корабля «Союз ТМА-13», который стартовал 12 октября 2008 г. Успешно выполнив программу полета, Ю. В. Лончаков благополучно приземлился 8 апреля 2009 г., пробыв в космическом пространстве 178 суток.

Кандидат в мастера спорта по дзюдо и радиоспорту, имеет 2-й разряд по парашютному спорту. Инструктор парашютно-десантной подготовки.

Является членом попечительского совета НО «Благотворительный фонд «Источник жизни», активно занимается благотворительной деятельностью.

Награжден орденом «За заслуги перед Отечеством» IV степени и рядом медалей РФ, а также медалью NASA «За космический полет»