El lanzamiento tuvo lugar desde el cosmódromo de Baikonur. A diferencia de Gagarin, cuya misión fue relativamente breve, el vuelo de Tereshkova fue diseñado para ser más largo y complejo, probando los efectos del espacio en el cuerpo femenino y llevando a cabo diversas investigaciones científicas. Durante sus casi tres días en órbita (equivalentes a 48 órbitas alrededor de la Tierra), Tereshkova realizó experimentos de orientación manual de la nave, grabó observaciones visuales de la Tierra y la Luna, y mantuvo comunicaciones constantes con el control de la misión, utilizando el indicativo "Chaika" (Gaviota).