Gorbunow wurde in Schelesnogorsk geboren und studierte am Moskauer Luftfahrtinstitut mit Schwerpunkt Raumfahrttechnik. Gorbunow ist Leutnant der Reserve der russischen Luft- und Weltraumstreitkräfte. Bevor er Kosmonaut wurde, arbeitete er als Konstruktionsingenieur beim Konzern Energija und war an der Entwicklung und dem Betrieb des Frachtraumschiffs Progress MS beteiligt.
Im Jahr 2018 wurde Gorbunow in das Kosmonautenkorps von Roskosmos aufgenommen. Am 1. Oktober 2018 begann Gorbunow seine allgemeine Ausbildung und stellte sich in den folgenden zwei Jahren einer Reihe anspruchsvoller Herausforderungen. Im Februar 2019 schloss seine Kosmonautenkandidatenklasse das Winterüberlebenstraining ab. Im August 2019 absolvierten die Kandidaten ein Tauchtraining im Rettungszentrum Noginsk des russischen Katastrophenschutzministeriums. Gorbunow bestand die Prüfung am 30. August 2019 und erhielt sein Tauchzertifikat. Im Oktober 2019 reiste seine Klasse zum Hafen von Sotschi am Schwarzen Meer, um dort ein Wasserüberlebenstraining zu absolvieren. Während des gesamten Trainings verbesserte Gorbunow seine Flugkünste an Bord der Aero L-39 Albatros, führte Fallschirmsprünge durch und trainierte unter simulierten Schwerelosigkeitsbedingungen an Bord der Iljuschin Il-76.[1][2]
Seinen ersten Raumflug absolvierte er im Rahmen der Mission SpaceX Crew-9, die am 28. September 2024 startete. Er diente dabei als Bordingenieur auf der Internationalen Raumstation (ISS) während der ISS-Expedition 72.[3]
Die Mission dauerte rund sechs Monate. Gorbunow kehrte am 18. März 2025 zur Erde zurück und wasserte vor der Küste Floridas. Während des Aufenthalts wurden zahlreiche wissenschaftliche Experimente und Wartungsarbeiten durchgeführt.[4][5][6]