1961 թվականի ապրիլի 12-ին Գագարինն աշխարհում առաջինը թռավ երկրագնդին մոտ տիեզերային տարածություն «Վոստոկ-1» տիեզերանավ-արբանյակով և 1 ժամ 48 րոպեում պտտվեց երկրագնդի շուրջը։ Այն ժամանակ եղած տեխնիկական հնարավորությունները թույլ չէին տալիս տիեզերանավին վայրէջք կատարել երկրի վրա, և այդ պատճառով Գագարինը 7 կիլոմետր բարձրության վրա կատապուլտով անջատվեց տիեզերանավից և իջավ գետնին։ Այս փաստը երկար ժամանակ թաքցվում էր համաշխարհային հասարակությունից։ Թռիչքի հաջող ավարտից հետո Գագարինը կատարելագործում էր իր ունակությունները, սովորեցնում և մարզում էր տիեզերագնացներին, ղեկավարում էր տիեզերանավերի թռիչքները, դրա հետ մեկտեղ կատարում էր մեծ հասարական-քաղաքական աշխատանք։ ԽՍՀՄ Գերագույն խորհրդի VI և VII գումարումների պատգամավոր էր, ԽՄԿԿ Կենտրոնական կոմիտեի անդամ էր։ 1966-ից աստղագնացության և տիեզերային տարածության ուսումնասիրության միջազգային ակադեմիայի պատվավոր անդամ էր։ Պարգևատրվել է Լենինի և բազմաթիվ այլ երկրների բարձրագույն շքանշաններով։
