16 июня 1963 года Валентина Терешкова совершила полёт в космос на космическом корабле «Восток-6». Она стала шестой советской женщиной-космонавтом. В то же время на орбите находился космический корабль «Восток-5» с космонавтом Валерием Быковским на борту.

В день своего полёта Валентина Терешкова сказала родным, что уезжает на соревнования парашютистов. О полёте они узнали из новостей по радио.

Николай Петрович Каманин, полковник, занимавшийся отбором и подготовкой космонавтов, вспоминал: «Все, кто видел Терешкову во время подготовки старта и вывода корабля на орбиту, кто слушал её доклады по радио, единодушно заявили, что она провела старт лучше Поповича и Николаева. Я очень рад, что не ошибся в выборе первой женщины-космонавта».

Полёт был для Валентины Терешковой тяжёлым испытанием. Несмотря на тошноту и физический дискомфорт, она выдержала 48 оборотов вокруг Земли и провела почти трое суток в космосе. Там она вела бортовой журнал и делала фотографии горизонта, которые позже использовались для обнаружения аэрозольных слоёв в атмосфере.

После полёта Валентины Терешковой вторая женщина полетела в космос только через 19 лет. Ею стала Светлана Савицкая.