Военно-воздушные силы СССР занимались отбором и подготовкой будущих космонавтов. Планировалось отобрать 20 кандидатов.

Отбор кандидатов в космонавты осуществлялся специальной группой специалистов Центрального военного научно-исследовательского авиационного госпиталя. Психологи же обратили внимание на следующие особенности характера Гагарина:

Любит зрелища с активным действием, воля к победе, дух соревнования. В спортивных играх занимает место организатора, капитана команды. Как правило, здесь играют роль его воля к победе, выносливость, целеустремлённость, ощущение коллектива. Любимое слово Юрия Гагарина— «работать». На собраниях вносит дельные предложения. Постоянно уверен в себе, в своих силах. Тренировки переносит легко. Чистосердечен. Чист душой и телом. Вежлив, тактичен, аккуратен до пунктуальности. Интеллектуальное развитие у Юрия Алксеевича высокое. Прекрасная память. Выделяется среди товарищей широким объёмом активного внимания, сообразительностью, быстрой реакцией. Усидчив. Не стесняется отстаивать точку зрения, которую считает правильной.

9 декабря 1959 года Гагарин написал рапорт с просьбой зачислить его в группу кандидатов в космонавты. Через неделю Гагарина вызвали в Москву для прохождения всестороннего медицинского обследования в Центральном научно-исследовательском авиационном госпитале. В начале 1960 года последовала ещё одна специальная медкомиссия, которая признала старшего лейтенанта Гагарина годным для космических полётов.

11 января 1960 года приказом Главнокомандующего ВВС была организована специальная войсковая часть, задачей которой была подготовка космонавтов. Гагарин был зачислен в группу кандидатов в космонавты 3 марта 1960 года, а 11 марта — вместе с семьёй выехал к новому месту военной службы. С 25 марта начались регулярные занятия по программе подготовки космонавтов.