5 января 1959 года было принято Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №22-10 "О медицинском отборе кандидатов в космонавты", а 22 мая того же года - Постановление Совета Министров СССР №569-264 "О подготовке человека к космическим полетам". Полет должен был осуществляться на космическом корабле "Восток".
Медикам и конструкторам космической техники предстояло понять, каковы критерии отбора будущих космонавтов, кто лучше всего подходил для решения этой новой, очень сложной задачи. Ведь прецедентов мировая история еще не знала, не было никаких ориентиров. Советский Союз в этой области был первопроходцем.
После долгих совещаний было решено, что отбор кандидатов должен проводиться среди военных летчиков-истребителей, потому что они обладали крепким здоровьем, выносливостью и должной профессиональной подготовкой. Такого мнения придерживался и ученый, конструктор ракетно-космических систем Сергей Королев. Он считал, что "для такого дела более всего пригоден летчик, и, прежде всего, летчик-истребитель. Это и есть универсальный специалист. Он пилот, и штурман, и связист, и бортинженер". Первостепенными критериями отбора, помимо идеального здоровья, стали возраст - до 35 лет, рост - не более 175 сантиметров и вес - до 75 килограммов.
Первоначальный отбор проводился в воинских частях по всему СССР. Им занимались авиационные врачи и врачебно-летные комиссии, контролировавшие состояние здоровья летчиков в частях ВВС. Не последним критерием отбора была и политическая благонадежность будущих космонавтов. За этим строго следила Государственная межведомственная комиссия (ГМВК).
Потенциальным кандидатам, естественно, не сообщали, чем им предстоит заниматься. Говорили лишь об "испытаниях новой техники". Специалисты изучили медкнижки почти трех с половиной тысяч человек. В итоге, из них было отобрано 347, из которых к дальнейшим обследованиям допустили 206 летчиков. Их уже более углубленно обследовали в московском стационаре. Кроме всех доступных в то время осмотров и анализов, кандидаты проходили "нагрузочные пробы": их крутили на центрифуге, проверяли на переносимость острой гипоксии, встряхивали на вибростенде, держали в барокамерах. Поскольку никто не мог точно сказать, насколько сильными будут перегрузки в полете, специалисты зачастую перестраховывались.
11 января 1960 года приказом Главнокомандующего Военно-воздушными силами СССР Главного маршала авиации Константина Вершинина была сформирована войсковая часть №26266. Ее главной задачей стала подготовка космонавтов. Впоследствии эта часть была преобразована в Центр подготовки космонавтов ВВС (ЦПК ВВС). В директиве Главного штаба ВВС "О формировании ЦПК ВВС и отряда космонавтов" оговаривалось и их планируемое число - 20 человек.
К февралю того же года этап психофизиологического обследования успешно прошли лишь 29 человек. Затем было отсеяно еще девять. 24 февраля 1960 года начальником ЦПК был назначен полковник медицинской службы Евгений Карпов. Финальный отбор проводился на базе Центрального военного научно-исследовательского авиационного госпиталя специальной группой медиков. Особо жесткие требования предъявлялись к здоровью кандидатов, как физическому, так и психологическому.
7 марта 1960 года приказом Главкома ВВС на должность слушателей-космонавтов ЦПК ВВС были назначены 12 летчиков. Ими стали: Юрий Гагарин, Алексей Леонов, Иван Аникеев, Валерий Быковский, Борис Волынов, Виктор Горбатко, Владимир Комаров, Георгий Нелюбов, Герман Титов, Андриян Николаев, Павел Попович и Георгий Шонин. Этот день вошел в историю как день образования первого отряда космонавтов ЦПК. Официально они назывались "Группа ВВС №1".
14 марта первая группа уже приступила к занятиям. При этом дальнейший отбор продолжался. В течение последующих четырех месяцев к группе присоединились еще 8 человек: Евгений Хрунов, Дмитрий Заикин, Валентин Филатьев, Павел Беляев, Валентин Бондаренко, Валентин Варламов, Марс Рафиков и Анатолий Карташов. В итоге, в первый отряд космонавтов было зачислено 9 летчиков ВВС, 6 летчиков ПВО и 5 летчиков авиации ВМФ. Старшему из них - Павлу Беляеву - было 34 года, младшему - Валентину Бондаренко - 23.
Организатором и руководителем отбора и подготовки первых советских космонавтов был назначен герой Великой Отечественной войны, летчик, спасавший челюскинцев, - генерал-лейтенант авиации Николай Каманин, впоследствии назначенный помощником Главкома ВВС по космосу. Непосредственно тренировками руководил Герой Советского Союза, известный летчик-испытатель Марк Галлай. Именно он, кстати, любил говорить: "Поехали!", когда кто-либо из его подопечных усаживался в модель корабля для отработки штатных и нештатных ситуаций, которые могли возникнуть в полете.
Изначально специальных помещений для подготовки не было. Будущих космонавтов разместили в маленьком двухэтажном доме спортивной базы ЦСКА на территории Центрального аэродрома имени М.В. Фрунзе (сегодня это бывший Ходынский аэродром ВВС Московского военного округа).
К лету 1960 года сформировалась группа из 6 человек - претендентов на первый полет. В нее вошли: Юрий Гагарин, Анатолий Карташов, Герман Титов, Андриян Николаев, Павел Попович, Валентин Варламов. Правда, в процессе подготовки по состоянию здоровья Карташов и Варламов были заменены Валерием Быковским и Георгием Нелюбовым.
Великолепная "шестерка" проходила подготовку в Жуковском. Хотя Центр подготовки космонавтов (в специально построенном для этого Звездном городке) тогда уже был учрежден, но фактически еще не работал. Основные тренировки проходили в одном из филиалов Летно-исследовательского института, в лаборатории №47, где находилась полноразмерная модель-тренажер космического корабля "Восток-3А". Также проводилась парашютная подготовка, необходимая для успешной эвакуации при приземлении корабля.
Тренажеры космического корабля "Восток"17 и 18 января 1961 года первая "шестерка" успешно выдержала экзамены. И уже 25 января все кандидаты были официально назначены на должность космонавтов и получили квалификацию "космонавт ВВС". Специальной комиссией в акте было записано: "Рекомендуем следующую очередность использования космонавтов в полетах: Гагарин, Титов, Нелюбов, Николаев, Быковский, Попович". 23 марта командиром отряда был назначен Юрий Гагарин.
К апрелю 1961 года из шести космонавтов для первого полета были отобраны трое: Гагарин, Титов и Нелюбов. Все они записали обращение первого космонавта к советскому народу, и все 12 апреля 1961 года были на космодроме Байконур. Основным пилотом стал Гагарин, его дублером - Титов, а резервным пилотом был назначен Нелюбов, который не надевал скафандр, но был готов в случае форс-мажора заменить своих товарищей в кабине космического корабля.