Σαν σήμερα ,στις 12 Απριλίου 1961, 25 λεπτά μετά την εκτόξευση, ο Γκαγκάριν μπήκε σε ελλειπτική τροχιά με απόγειο 302 χιλιόμετρα, περίγειο 174 χιλιόμετρα και περίοδο 89 λεπτών και 34 δευτερολέπτων. Ο Γκαγκάριν δεν είχε τον έλεγχο του σκάφους, καθώς οι σχεδιαστές της αποστολής δεν μπορούσαν να γνωρίζουν εάν οι συνθήκες θα τον επηρέαζαν βιολογικά και ψυχολογικά. Είχε όμως μαζί του έναν σφραγισμένο φάκελο, με έναν κωδικό, που θα του επέτρεπε να ξεκλειδώσει το χειριστήριο. Όσο βρισκόταν στο διάστημα, προήχθη στον βαθμό του Ταγματάρχη, για το ενδεχόμενο μη επιστροφής. Η ΕΣΣΔ είχε προετοιμαστεί για κάθε ενδεχόμενο. Πριν καν ο Γκαγκάριν απογειωθεί, είχαν ετοιμαστεί τρία δελτία τύπου για την αποστολή πριν την εκτόξευση. Το ένα ενημέρωνε για την επιτυχία της αποστολής. Τα άλλα δύο, ανακοίνωναν την αποτυχία της.

Μετά από 67 λεπτά, το προσωπικό που είχε τον έλεγχο της πτήσης ξεκίνησε τη διαδικασία πυροδότησης των κινητήρων επιβράδυνσης, προκειμένου να μπει το σκάφος στην ατμόσφαιρα. Ο Γκαγκάριν δεν προσγειώθηκε με την κάψουλα. Σε ύψος 7 χιλιομέτρων χρησιμοποίησε το εκτινασσόμενο κάθισμα. Έκανε ελεύθερη πτώση, και προσγειώθηκε κοντά στην πόλη Τακτάροβα, χρησιμοποιώντας το αλεξίπτωτο. Η αποστολή τελείωσε στις 10:55 ώρα Μόσχας. Κράτησε 108 λεπτά και καταγράφηκε στην ιστορία. Ο κοσμοναύτης έγινε ήρωας σε ηλικία 27 ετών.