Старт ракеты-носителя с космическим аппаратом ”Восток” на борту был произведен с космодрома Байконур в 9 часов 7 минут. Подготовка к старту проходила в штатном режиме. Единственная неполадка, обнаруженная уже в момент проверки герметичности люка, через который в корабль садился Гагарин — плохое прилегание крышки. В кратчайшие сроки конструктор космического аппарата (Олег Генрихович Ивановский) открутил 30 гаек с замков и поправил электрический контакт, который находился на месте прижима крышки.

Перед тем как окончательно сесть в космический корабль, Юрий Гагарин поднял обе руки и попрощался с волнующимися зрителями.

После старта ракета-носитель ”Восток” отработала в положенном режиме, однако двигатели третьей ступени выключились позже необходимого, и аппарат был выведен на нерасчетную орбиту, что впоследствии привело к посадке в нерасчетном районе.

Во время полета Юрий Гагарин протестировал простейшие задачи: он ел, пил воду, записывал свои наблюдения карандашом. Кроме того, все свои ощущения он фиксировал с помощью бортового магнитофона.

В 9:57 корабль находился над Южной Америкой, когда Юрий Гагарин сообщил на Землю: ”Полет проходит нормально, чувствую себя хорошо”. Через 23 минуты ”Восток” пролетал уже над Африкой, тогда майор передал, что переносит невесомость хорошо. Через 10 минут корабль начал торможение.

Примечательно, что корабль находился на автоматическом управлении, поскольку разработчики не знали, как будет реагировать психика пилота в условиях космоса. Однако специальный код, позволяющий перевести аппарат в ручной режим, существовал и находился в специальном конверте, который нужно было вскрыть в случае необходимости уже в космосе. Правда, перед самым стартом Гагарину его все-таки сообщили.

В самом конце полета система управления корабля недобрала импульс, отсеки не разделились в штатном порядке, и перед входом в атмосферу аппарат стал беспорядочно кружиться со скоростью один оборот в секунду. В более плотных слоях атмосферы приборно-двигательный отсек все-таки смог отделиться от спускаемого аппарата.

По намеченному плану Гагарин катапультировался на высоте семи километров и спустился на парашюте. Уже после приземления на скафандре не сработал клапан, который запускает наружный воздух, и космонавт едва не задохнулся.

Благодаря отличной подготовке Юрий Гагарин сумел совершить посадку не в ледяную воду, а на берег реки Волги в Саратовской области, близ города Энгельса. Поскольку космонавт приземлился в незапланированной местности, первыми людьми, которых он встретил, оказались супруга местного лесника и ее маленькая внучка. Только потом к месту посадки прибыли военные, которые отвезли Гагарина в расположение части.

По телефону герой рапортовал: ”Прошу передать главкому ВВС: задачу выполнил, приземлился в заданном районе, чувствую себя хорошо, ушибов и поломок нет. Гагарин”.
Длительность первого в истории полета в космос составила 108 минут.