1961 წლის 12 აპრილს გაგარინი მსოფლიოში პირველი გაფრინდა დედამიწის ახლო კოსმოსურ სივრცეში კოსმოსური ხომალდ-თანამგზავრით "ვოსტოკ-1" და 1 სთ და 48 წთ-ში დედამიწას ერთხელ შემოუარა. მაშინდელი ტექნიკა საშუალებას არ იძლეოდა, კოსმონავტი ხომალდში მყოფი დაშვებულიყო დედამიწაზე. ამის გამო გაგარინი 7 კილომეტრ სიმაღლეზე კატაპულტით გამოეყო ხომალდს და მიწაზე დაეშვა. ეს ფაქტი დიდი ხნის განმავლობაში დამალული იყო მსოფლიო საზოგადოებისგან.

გაფრენის წარმატებით დასრულების შემდეგ გაგარინი სრულყოფდა თავის ოსტატობას, ასწავლიდა და ავარჯიშებდა კოსმონავტებს, ხელმძღვანელობდა კოსმოსური ხომალდების ფრენას, ამავე დროს ეწეოდა დიდ საზოგადოებრივ-პოლიტიკურ მუშაობას.

გაგარინი ტრაგიკულად დაიღუპა საწვრთნელი ფრენის დროს, ვლადიმირის ოლქის სოფელ ნოვოსიოლოვოსთან (დაღუპვის შესახებ არსებობს სხვადასხვა დაუსაბუთებელი ვერსია). დასაფლავებულია მოსკოვში, წითელ მოედანზე.