В армии с августа 1947 года. После окончания училища в 1950 - 1957 годах был лётчиком-инструктором Чугуевского ВАУЛ.
С июня 1957 года – на лётно-испытательной работе в ГКНИИ ВВС. Принимал участие в испытаниях Ту-128 и различных вариантов Су-7Б.
В 1962-1964 годах принимал участие в совместных государственных испытаниях сверхзвукового перехватчика Ту-128, проводившихся в ЛИИ. В одном из полетов перехватчик, пилотируемый Ю.Рогачевым и Н.Мозговым, на высоте 11 800 м потерял устойчивость и сорвался в штопор. Лишь благодаря исключительному мужеству, хладнокровию и мастерству пилота на высоте 2 000 м машину удалось вывести в горизонтальный полет и благополучно посадить на аэродром.
В 1964 году был назначен командиром 1-й авиационной испытательной эскадрильи 1-го научно-испытательного управления ГКНИИ ВВС (испытания истребителей-перехватчиков ПВО и самолетов фронтовой авиации) во Владимировке Астраханской области, (в/ч 18374).
Позднее в том ж году был переведен летчиком-испытателем в 4-е научно-испытательное управление ГКНИИ ВВС (испытание штурмовиков, вертолетов, учебно-тренировочных и транспортных самолетов) в посёлке Чкаловский Московской области (в/ч 22737).
С 1965 года принимал участие в испытаниях самолёта Ту-134. Во время испытательного полёта (в этом полёте Юрий Рогачёв летел вторым пилотом) самолета Ту-134 с двигателями Д-20П-125 в рамках Государственных испытаний 14 января 1966 года из-за обратной реакции по крену на действия руля направления самолет резко накренился, командир корабля Евсеев Валентин Макарович, будучи совершенно незнаком с этим явлением, усугубил крён, и самолёт, войдя в крутое планирование, с огромной скоростью врезался в землю. Весь экипаж (8 человек) - погиб.
Воинское звание:
Подполковник (в 1966 году).
Космическая подготовка:
В 1963 году проходил медицинское обследование в Центральном военном научно-исследовательском авиационном госпитале (ЦВНИАГ) во время второго (дополнительного) набора космонавтов ВВС.
Результаты прохождения различных тестов, определяющих физиологические, психологические и профессиональные качества, полностью соответствовали установленным нормам, но жесткая рентгенограмма позвоночника выявила остеохондроз со смещением позвонков (профессиональное заболевание летчиков-истребителей). В связи с этим он не только не получил допуска ЦВЛК, но и через некоторое время был переведен с испытаний истребителей на испытания транспортных самолетов и вертолетов.
