Start vom Kosmodrom Baikonur; Landung 620 km nordöstlich von Karaganda. Es war der erste Raumflug einer Frau.

Die Ziele dieser Mission waren die Überprüfung der Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf Männer bzw. Frauen, medizinisch-biologische Forschungen, weitere Überprüfungen der Raumschiffe unter den Bedingungen eines Gruppenfluges. So erfolgte ein zeitweiliger Gruppenflug mit der 2 Tage zuvor gestarteten Wostok 5, wobei die dichteste Annäherung etwa 4,5 km betrug. Während dieser Zeit bestand direkter Funkkontakt zwischen den beiden Raumschiffen. Später mussten Relaisstationen auf der Erde vermitteln.

Während des Raumfluges litt Walentina Tereschkowa stark an der Weltraumkrankheit. Bemängelt wurde von der Bodenstation, dass sie während diverser Funkkontakte keine Antworten gab. Es ist bis heute nicht geklärt, ob das ein Fehler im Equipment war, oder ob sie vor Angst förmlich paralysiert war und deshalb keine Antwort geben konnte. Ursprünglich war vorgesehen, dass sie das Raumschiff teilweise selbst steuern sollte, angesichts des Verlaufs der Mission wurde ihr das dann allerdings verboten. Weiterhin hatte sie wohl ziemliche Schmerzen im rechten Schienbein und aß zu wenig, weil ihr das Brot an Bord erheblich zu trocken war.

Andererseits konnte sie Bilder von Städten, Wälder und Flüsse fotografieren. Sternenbeobachtungen gehörten ebenfalls zu den erfolgreich absolvierten Forschungen wie auch das Schreiben an Bord und zwei photometrische Überprüfungen. Das biologische Experiment blieb indessen unausgeführt, weil sie nicht an die entsprechende Vorrichtung herankam.

Während der Landung gab es ebenfalls diverse Probleme. Selbst die Bergungsmannschaften blieben davon nicht verschont. Beide Raumschiffe landeten 2 Grad weiter nördlich als geplant. Es wird im nachhinein vermutet, das dies durch die doppelte Signalgebung für beide Raumschiffe bei der Rückkehr zustande gekommen sein könnte, was man im Vorfeld so nicht überprüfen konnte.