19 августа на орбиту отправился корабль 1К с собаками Белкой и Стрелкой. Он пробыл в космосе больше суток, совершил семнадцать витков вокруг Земли и приземлился в заданном районе. Собаки быстро реабилитировались после полета, доказав тем самым, что живое существо может достаточно долго находиться в состоянии невесомости без видимого вреда для здоровья. Врачей только беспокоило, что самочувствие Белки после четвертого витка ухудшилось, поэтому во избежание возможных эксцессов было решено ограничить полет первого космонавта одним витком.
1 декабря в космос отправился третий 1К с собаками Пчелкой и Мушкой. Их полет тоже проходил нормально, однако при спуске корабль был уничтожен системой аварийного подрыва, установленной по требованию военных. Позднее выяснили, что траектория спускаемого аппарата оказалась слишком пологой, поэтому он мог попасть на территорию «враждебного» государства.
Запуск четвертого 1К с собаками Жемчужной и Жулькой состоялся 22 декабря и тоже завершился бесславно: ракета не смогла вывести его на орбиту. Зато сработала система аварийного спасения, и спускаемый аппарат приземлился в тайге, в районе реки Нижняя Тунгуска. Его удалось отыскать, а собак – вызволить и увезти в Москву. Много позже по мотивам этой истории был снят художественный фильм «Корабль пришельцев» (1985).
Корабли 3КА, представлявшие собой упрощенную модифицированную версию пилотируемого «Востока», стартовали 9 и 25 марта 1961 года. Хотя на орбиту в них отправлялись только собаки и человекоподобный манекен, прозванный Иваном Ивановичем, фактически эти полеты были «генеральной репетицией» полета космонавта. Испытания прошли в целом успешно, но с одной общей проблемой: спускаемые аппараты приземлились с перелетом заданного района посадки на сотни километров. Быстро выяснить причину не представлялось возможным, и тогда Сергей Королев пошел на осознанный риск, предложив следующий корабль пускать с человеком на борту.
Когда проектирование корабля «Восток» входило в завершающую стадию, остро встал вопрос о том, кого послать на нем в космос. Предлагались самые разные варианты. Медики утверждали, что нужно послать коллегу – специалиста по авиационной медицине. Инженеры настаивали на включении в экипаж конструктора космической техники. Можно было, ориентируясь на опыт американцев, пригласить в программу летчиков-испытателей… Кто из них лучше подойдет для полета в неведомое? Кто выдержит перегрузки и невесомость?.. Сергей Королев остановил свой выбор на летчиках истребительной авиации, полагая, что только они обладают достаточной физической подготовкой и при этом имеют разностороннее образование: летчик может быть пилотом и штурманом, инженером и радистом.