1961年4月12日，加加林完成了人類第一次進入太空飛行的壯舉，加加林也由此成爲世界上進入太空第一人，他也是第一位有幸從太空俯瞰地球全貌的人。加加林這次飛行被譽爲充滿勇氣和遠見的一次壯舉，從此開啓了載人航天的新紀元。
第一個進入宇宙空間的蘇聯航天員加加林所乘的10395磅重的東方1號航天飛船，于1961年4月12日莫斯科時間9時7分發射，在最大高度爲310公裏的軌道上繞地球一周，曆時1小時29分，于上午10時55分降落在蘇聯境內。
這次航天飛行使27歲的空軍少校加加林馳名全球；他榮膺列甯勳章，並被授予蘇聯英雄和蘇聯航天員稱號，並以加加林命名街道，爲他建立紀念碑。
1961年4月12日，周三發射前數分鍾，加加林錄下如下的語句：
“親愛的，我所認識的和不認識的朋友們，我親愛的同胞和全世界人民！
在幾分鍾內，一支強大的蘇聯火箭將把我的飛船送入廣闊的外層空間。
這是我想要告訴你們的。
我未來的整個生命對于我而言正如一個驚險的時刻。
我認爲我可以集中我的力量以完成我被期望的任務。”
倒計時開始 加加林進入發射場的東方一號飛船內部。他的影像被飛船上的攝像機記錄並傳送到發射控制室的電視機屏幕上。
謝爾蓋·科罗廖夫 對著話筒說：“Zarya 呼叫 Kedr（加加林的代號），倒計時准備開始。”
加加林回答：“明白，感覺良好，精神振作，准備完畢。”
格林尼治時間06:07：東方一號從拜科努爾發射場一號工位發射。
在加加林的任務結束後，這一工位以“加加林的起點”聞名。
在點火起飛時，科羅廖夫指揮道：“初級……中級……主發動機……起飛！祝你飛行順利，目前一切正常。”
加加林回答：“Poyekhali!（我們出發！）”
格林尼治時間06:13：火箭仍在飛行，將東方一號送入軌道。
加加林報告：“……飛行仍在繼續。我可以看見地球，能見度很好，……，我幾乎可以看見一切東西。積雲下方一定有許多空間。飛行繼續，一切正常。”
格林尼治時間07:25：東方一號處于返回緯度。
當飛船處于非洲西海岸安哥拉附近上空時，返回火箭點火42秒。這一位置距離位于俄羅斯的計劃著陸位置大約8000千米。
格林尼治時間07:35：飛船的兩部分開始再入大氣層。
格林尼治時間07:55：飛船返回艙距離地面仍然有7千米。
返回艙艙蓋被打開，2秒後，加加林被從返回艙中彈射出。
在2.5千米的高度，返回艙主傘打開。返回艙于格林尼治時間07:55降落。
目擊飛船降落的兩位女學生描述說：
“那是一個巨大的球，大約有兩到三米高。它掉下來後向上彈起，然後又掉下來。在它第一次撞到地面的地方有一個大洞。”
格林尼治時間 08:05：由于加加林的降落傘打開的高度高于飛船降落傘打開的高度，加加林在飛船著陸後10分鍾著陸。
加加林和飛船都在恩格斯城東南方向的薩拉托夫州著陸。
一位農民和她的女兒看到了這一令他們感到奇怪的景象：
一個身穿明亮橘紅色“外套”和巨大白色頭盔的人在她們附近用降落傘著陸。
加加林後來回憶說，
“當她們看到我穿著宇航服，身後拖著降落傘，她們開始恐懼地後退。
我告訴她們，不要害怕，我是和她們一樣的蘇聯人，剛剛從太空回來。現在需要做的就是找一部電話打給莫斯科！”
