A Szovjetunió akkoriban a „beérjük és túlszárnyaljuk Amerikát” jelszó lázában égett. Leglátványosabb diadalait az űrversenyben aratta, hiszen szovjet volt az első űreszköz, a Szputnyik-1, és Jurij Gagarin személyében szovjet állampolgár járt először az űrben. A győzelmek számát a szovjet vezetés az első űrhajósnő útnak indításával kívánta gyarapítani. A világűrben ható tényezőket a női szervezettel megegyező fiziológiai tulajdonságú nőstény rhesusmajmokon tesztelték, és azt állapították meg, nincs akadálya a repülésnek.
A feladatra négyszáznál is több 30 évnél fiatalabb, 70 kg-nál könnyebb, 170 cm-nél alacsonyabb, gyakorlott női ejtőernyős jelentkezett. A rostákon 1962 elejére öten maradtak fenn, őket alig több mint egyéves „gyorstalpaló” tanfolyamon képezték ki űrhajósnak. Közöttük volt a 26 éves Valentyina Tyereskova szövőnő is, aki tökéletesen megfelelt a feltételeknek, s mellette szólt proletár származása és háborús hősként meghalt édesapja is. Az ő végső kiválasztását a küldetésre maga a párt főtitkára, Nyikita Hruscsov hagyta jóvá.
A Vosztok-6 űrhajót 1963. június 16-án, 9.29.52-kor bocsátották fel, 70 óra 50 percig tartó űrrepülése alatt negyvennyolcszor kerülte meg a Földet és mintegy 2 millió kilométert tett meg. Tyereskova útja során fizikai és űrbiológiai kísérleteket hajtott végre, feladatai közé tartozott a földfelszín, a légkör és a sarki fény vizuális megfigyelése és lefényképezése (később az ő fotói alapján azonosították az atmoszféra aeroszolrétegződését), az űrhajók együttes űrrepüléséhez kifejlesztett berendezések kipróbálása. Tyereskova részese volt a második páros űrrepülésnek is: a Vosztok-6 hosszabb ideig együtt keringett a Föld körül a két nappal korábban Valerij Bikovszkij alezredessel a fedélzetén felbocsátott Vosztok-5 űrhajóval, és egyszer – kézi irányítással – öt kilométer közelre navigálták egymáshoz magukat.
Itt Sirály, itt Sirály, a repülés rendben zajlik, a közérzetem jó – jelentette rendszeresen Tyereskova az irányítóközpontnak. A glasznoszty idején, a pártcenzúra megszűnése után azonban bebizonyosodott, hogy az űrhajósnő szinte végig rosszulléttel küszködött. Szervezete a gravitáció hiányához három nap alatt sem tudott hozzászokni, gyakran szédült, akadt olyan feladat, amelyet két nekifutás után sem tudott végrehajtani, űrruháját kényelmetlennek találta. A szavatossága lejáratához közeledő Vosztok-6 sem működött tökéletesen, helyzetszabályozója pályaemelést hajtott végre, amikor a hajó süllyedésre kapott parancsot, de a hibát már a repülés első napján észlelték és kijavították.
A repülésirányítók fejében megfordult, hogy a tervezettnél hamarabb visszahozzák Tyereskovát, de a földi irányítókkal folytatott, néha akadozó beszélgetésekből az is kiderül, hogy ő a nehézségek ellenére teljesíteni akarta feladatát. Az első űrhajósnő végül június 19-én, 8 óra 20 perckor a Bajevo falucska melletti mezőn szerencsésen földet ért. Küldetése az említett szokatlan jelenségek ellenére is sikeresnek bizonyult, és bizonyítékokat szolgáltatott arra, hogy a női szervezet biológiai, lélektani vagy genetikai károsodás nélkül képes elviselni a hosszan tartó súlytalanságot, a többnapos űrrepülés különféle hatásait, a fel- és leszállás során jelentkező megterhelést.
Tyereskova az űrrepülés után a Szovjetunió hőse és a szovjet hadsereg első női tábornoka, egyben a női egyenjogúság szimbóluma lett. 1969-ben elvégezte a repülőakadémia űrhajós szakát és megvédte kandidátusi disszertációját, de az űrhajózással csak az élménybeszámolók erejéig maradt aktív a kapcsolata. Helyette politikai és közéleti szerepet vállalt, bejárta az egész világot, idejét ma is az űrkutatás és az orosz kultúra népszerűsítésének szenteli.
A következő szovjet űrhajósnő, Szvetlana Szavickaja csak 19 évvel később, 1982 augusztusában, míg az első amerikai női asztronauta, a tavaly elhunyt Sally K. Ride 1983 júniusában lépett Tyereskova nyomdokaiba. Azóta egyre több nő járt már a világűrben, napjainkig 57-en vettek részt űrmissziókban, közülük 45 volt amerikai. Érdekes módon az orosz űrhajósnők száma mindössze három, Jelena Kondakova 1997-es útja óta nem járt az űrben orosz női kozmonauta. Az 57. űrhajósnő, a kínai Vang Jan-ping a 2013. június 11-én fellőtt Sencsou-10 űrhajó legénységének tagjaként éppen most van fenn a kozmoszban.
