Развитие советской науки и техники позволили, к концу 1950-х годов, рассмотреть вопросы о полёте человека в космос. В начале 1959 года у президента Академии наук Союза ССР Мстислава Келдыша состоялось совещание, на котором вопросы о полёте человека в космос обсуждались уже конкретно, вплоть до того, «кому лететь?», и были подготовлены записки об этом решении, в центральные партийные и государственные органы.
Решение об отборе и подготовке в отрядкосмонавтов к первому космическому полёту на космическом корабле «Восток» было принято в Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 22-10 «О медицинском отборе кандидатов в космонавты», от 5 января1959 года, и в Постановлении Совета Министров СССР № 569—264 «О подготовке человека к космическим полётам», от 22 мая 1959 года.
В процессе первичного отбора были рассмотрены документы на 3 461 лётчикаистребительной авиации. Для первичной беседы были отобраны 347 человек. По результатам бесед и амбулаторного медицинского обследования к дальнейшему медицинскому отбору были допущены 206 лётчиков, которые проходили окончательное стационарное обследование в ЦВНИАГ в период октябрь 1959 года по апрель 1960. За это время отказались быть космонавтами 72 человека, не прошли по предъявленным медицинским требованиям 105 человек. Полностью все этапы медицинского обследования прошли 29 человек[2].
В первом отряде космонавтов были 9 лётчиков ВВС, 6 лётчиков ПВО и 5 лётчиков авиации ВМФ. На момент зачисления самому старшему, Павлу Беляеву, было 34 года, самому младшему, Валентину Бондаренко — 23 года.
Летом 1960 года была выделена группа из шести космонавтов для подготовки к первому полёту (юридически оформлена приказом Главкома ВВС № 176 11 октября): Юрий Гагарин, Герман Титов, Андриян Николаев, Павел Попович, Анатолий Карташов и Валентин Варламов. Эта группа продолжила непосредственную подготовку к первому полёту человека в космос (однако вскоре по медицинским показателям А. Карташов был заменён Григорием Нелюбовым, а В. Варламов — Валерием Быковским).
Тренировками космонавтов руководил знаменитый летчик-испытатель Герой Советского Союза Марк Лазаревич Галлай. Когда кто-то из них занимал свое место в «шарике» корабля, Галлай говорил: «Поехали!», — и начиналось воспроизведение штатных и нештатных ситуаций полета. Команда «Поехали!» звучала на каждой тренировке, к ней привыкли. А Марк Лазаревич рассказывал потом, что команду эту еще до войны давал на тренировках один из летчиков-инструкторов ленинградского аэроклуба, где учился летать сам Галлай.
К сдаче выпускных экзаменов 17—18 января1961 года были допущены все 6 кандидатов в космонавты. Первый экзамен прошёл в филиале ЛИИ. Во время экзамена кандидаты в космонавты поочерёдно влезали в кабину космического корабля «Восток», служившую тренажёром. После экзамена на тренажёре будущий космонавт в течение 40-50 минут докладывал приёмной комиссии о работе на космическом корабле в штатных и нештатных ситуациях, отвечал на вопросы (оценки «отлично» получили Гагарин, Титов, Николаев и Попович, «хорошо» — Нелюбов и Быковский). На следующий день экзамены продолжились на военном аэродроме около посёлка Чкаловский (сейчас это один из районов Щёлково). Там все показали отличные знания. Рассмотрев личные дела, характеристики и результаты экзаменов, приёмная комиссия записала в акте: «Рекомендуем следующую очерёдность использования космонавтов в полётах: Гагарин, Титов, Нелюбов, Николаев, Быковский, Попович»[3].
25 января приказом Главкома ВВС № 21 все члены группы были первыми зачислены на должности космонавтов.
К отряду космонавтов был прикреплен фотограф Игорь Снегирев. Из соображений секретности под его снимками ставилась подпись без фамилии — «Фото АПН». Самая знаменитая фотография Игоря Снегирева — Гагарин с Королевым сидят на лавочке и улыбаются. По утверждению сына фотографа, российского журналиста Юрия Снегирева, «снимок украшает рабочий стол нынешнего генерального конструктора. Висел в рамочке на станции „Мир“, пока ее не затопили»[5]. В архиве «Россия сегодня» размещены 72 фотографии Снегирева, сделанные им в период работы с отрядом с 1961 по 1968 год. Среди них — съемки совместного отдыха Германа Титова и Юрия Гагарина в Крыму, космонавты в кругу своих семей и на тренировках[6].
Фотосъёмками космонавтов с 1961 по 1964 год занимался и Борис Смирнов (впоследствии — режиссер, кинооператор, профессор ВГИК). Сперва он работал гражданским сотрудником, взятым на должность кинорадиомеханика в 17-летнем возрасте, затем проходил армейскую службу в отряде. В его круг основных обязанностей входило обслуживание киносъемочной техники и обучение космонавтов навыкам киносъемки. В 2011 году в Центре братьев Люмьер прошла его выставка, на которой впервые широкой публике представили 60 ранее неопубликованных фотографий, на них — Юрий Гагарин, Герман Титов, Андриан Николаев, Павел Попович, Валентина Терешкова, Валерий Быковский, Алексей Леонов, Григорий Нелюбов, Валентина Пономарева, Ирина Соловьева запечатлены в неформальной обстановке[7]. Показаны будни и повседневная жизнь отряда. По словам Смирнова, фотографии космонавтов потребовал весной 1961 года сделать лично Хрущёв, который при этом пожелал посмотреть как они выглядят в домашней обстановке, c женами и детьми. До этого фотографировать космонавтов было запрещено.
Также первых космонавтов фотографировали сотрудник отряда Василий Михайлович Батурин (его известный снимок — Гагарин в шлеме с парашютным кольцом) и Вера Жихаренко, штатный фотограф Института авиационно-космической медицины[8][9].