На корабле «Восток» 12 апреля 1961 года лётчик-космонавт СССР Юрий Алексеевич Гагарин совершил первый в мире полёт в космическое пространство. Старт корабля состоялся с космодрома Байконур в 9 часов 7 минут московского времени (06:07:00 UTC). Корабль выполнил один оборот вокруг Земли и совершил посадку в 10 часов 55 минут (07:55:00 UTC) в районе деревни Смеловка Саратовской области.
Кто первым должен лететь в космос, у Главного конструктора Особого конструкторского бюро № 1 Госкомитета Совета Министров СССР по оборонной технике С.П. Королёва и его сподвижников сомнений не вызывало — это должен быть лётчик реактивной истребительной авиации. С учётом особенностей и возможностей космической техники понадобились особые кандидаты — люди абсолютно здоровые, профессионально подготовленные, дисциплинированные, возраст — около 30 лет, рост — не более 170 см, вес — до 68–70 кг. В первом отряде космонавтов обозначились два лидера — Юрий Гагарин и Герман Титов.
3 апреля 1961 года состоялось заседание Президиума ЦК КПСС, которое проводил Хрущёв. По докладу заместителя Председателя Совета Министров СССР Д. Ф. Устинова Президиум ЦК принял решение о запуске человека в космос. 8 апреля 1961 состоялось заседание Государственной комиссии по пуску космического корабля «Восток», которую возглавлял Председатель Государственного комитета Совета Министров СССР по оборонной технике К. Н. Руднев. Комиссия утвердила первое в истории задание человеку на космический полёт, подписанное С. П. Королёвым и Н. П. Каманиным:
«Выполнить одновитковый полёт вокруг Земли на высоте 180–230 километров, продолжительностью 1 час 30 минут с посадкой в заданном районе. Цель полёта — проверить возможность пребывания человека в космосе на специально оборудованном корабле, проверить оборудование корабля в полёте, проверить связь корабля с Землёй, убедиться в надёжности средств приземления корабля и космонавта». После открытой части заседания, комиссия осталась в узком составе и утвердила предложение Каманина допустить в полёт Юрия Гагарина, а Титова утвердить запасным космонавтом.
Старт корабля «Восток-1» был произведён 12 апреля 1961 года в 09:07 по московскому времени с космодрома Байконур; позывной Гагарина был «Кедр». Ракета-носитель «Восток» проработала без замечаний, но на завершающем этапе не сработала система радиоуправления, которая должна была выключить двигатели 3-й ступени. Выключение двигателя произошло только после срабатывания дублирующего механизма (таймера), но корабль уже поднялся на орбиту, высшая точка которой (апогей) оказалась на 100 км выше расчётной. Сход с такой орбиты с помощью «аэродинамического торможения» мог занять по разным оценкам от 20 до 50 дней.
Радиосигналы советского космического корабля запеленговали наблюдатели с американской радарной станции Шамия, расположенной на Алеутских островах. Пятью минутами позже в Пентагон ушла шифровка. Ночной дежурный, приняв её, тотчас же позвонил домой доктору Джерому Вейзнеру — Главному научному советнику президента Кеннеди. Предстоял доклад президенту — русские опередили американцев.
На орбите Гагарин провёл простейшие эксперименты: пил, ел, делал записи карандашом. «Положив» карандаш рядом с собой, он случайно обнаружил, что тот моментально начал уплывать. Из этого Гагарин сделал вывод, что карандаши и прочие предметы в космосе лучше привязывать. Все свои ощущения, наблюдения он записывал на бортовой магнитофон.
В 10:25:34 (МСК), после облёта земного шара в соответствии с заданной программой, была включена тормозная двигательная установка (ТДУ). Спуск происходил по баллистической траектории (как и у остальных космических кораблей серий «Восток» и «Восход»), то есть с 8–10-кратными перегрузками, к которым Гагарин был готов. Сложнее было пережить психологические нагрузки — температура снаружи при спуске достигает 3–5 тысяч градусов, а сама кабина начала потрескивать. На высоте 7 км в соответствии с планом полёта Гагарин катапультировался, после чего капсула и космонавт стали спускаться на парашютах раздельно (по такой же схеме происходила посадка и остальных пяти кораблей из серии «Восток»). Из-за сбоя в системе торможения Гагарин приземлился не в запланированной области в районе космодрома Байконур, а на 2800 км западнее, в Саратовской области, неподалёку от Энгельса, к сев.-зап. от села Смеловка.
Полёт Юрия Гагарина часто сравнивают с такими важными событиями, ставшими историческими вехами, как плавание Христофора Колумба, приведшее к открытию Америки, или первый перелёт через Атлантический океан, совершённый Чарльзом Линдбергом. В Советском Союзе успешное осуществление первого пилотируемого космического полёта также рассматривалось как большой триумф в холодной войне против Соединённых Штатов. Запуск космического корабля «Восток» 12 апреля 1961 года подтвердил высокий технический и научный уровень СССР и ускорил развитие космической программы в США. Полёт показал возможность нормального пребывания человека в космическом пространстве. Юрий Алексеевич Гагарин стал одним из самых известных людей планеты.