Несколько внешних факторов повлияли на выбор времени. Хрущев спутал все планы Королёва и его команды, настояв на том, чтобы запуск произошел до 10 августа. Только позднее они поняли, что это время было выбрано не произвольно, а связано с сооружением Берлинской стены, начало которого было назначено на 13 августа. Все это держали в секрете от команды, работавшей на Байконуре. В тот момент Хрущев стал ярым сторонником космической программы и смотрел на каждый успешный полет как на возможность пропаганды. Космические достижения были теперь неотъемлемой частью советской внешней политики, метафорой предполагаемого превосходства общества, сформированного марксистко-ленинской идеологией. Имея такую стратегическую значимость, советская космическая программа пользовалась щедрыми дарами государства: Хрущев одобрил огромные расходы на финансирование комплекса на Байконуре, конструкторского бюро, занятого космическими исследованиями и подготовку космонавтов, то есть на всю дорогостоящую инфраструктуру, связанную с исследованием космоса.
Как и большинство мужчин, отобранных в отряд космонавтов, Титов был молод; в отряд подготовки космонавтов он попал, когда ему было 24 года. Он очень отличался от Гагарина, будучи более общительным и по многим вопросам более откровенным. Он часто сопротивлялся суровости и требовательности, предъявляемой при подготовке космонавтов. Он был более утонченным, чем большинство летчиков, обладал разнообразными и широкими интересами, выходящими за рамки узкой сферы космоса. Он очень интересовался искусством, выражал восхищение американским писателем Эрнестом Хемингуэем, любил читать наизусть длинные отрывки из стихотворений и также проявлял склонность (если позволяли обстоятельства) к обсуждению политических вопросов. В 90-х годах Титов стал членом Верховного Совета. Уроженец Алтайской области, Титов был русским по происхождению. Ровесники и товарищи по службе считали его талантливым летчиком, и его военная карьера была в основном обычной: в 1957 году он закончил Качинское высшее военное летное училище и затем проходил службу в качестве военного летчика в Ленинградской области.
Как пилот, выполнивший полет второго «Востока», Титов осуществил новый этап пилотируемых космических полетов. Однако его полет по орбите не обошелся без осложнений. Он взлетел с космодрома Байконур в 9 часов утра 6 августа 1961 года. Ракета-носитель работала нормально, унося космический корабль на орбиту без каких-либо неполадок. Но не успел Титов выйти на орбиту, как почувствовал себя совершенно больным и потерял ориентировку. Это ощущение стало очень острым, и он почувствовал, как будто летит вниз головой. Одним внушающим беспокойство симптомом было то, что он не мог считывать показания приборов или фокусировать взгляд на Земле, видимой внизу. Чтобы восстановить нормальные ощущения, он попытался двигаться в тесной кабине, но это не помогло; скорее наоборот, самочувствие только ухудшилось. Титов стал жертвой пространственной дезориентации вследствие пребывания в невесомости.
После первого оборота вокруг Земли Титов задумался, не следует ли ему прекратить полет, и запросил управляющего полетом разрешение вернуться на Землю. Врачи на Земле хорошо понимали состояние Титова, так как они следили за показаниями различных датчиков, регистрирующих жизненные показания космонавта. После второго витка они спросили Титова о его самочувствии, и он ответил, что чувствует себя прекрасно; ему очень хотелось выйти из состояния потери ориентации. После пятого витка он попытался поесть из пластиковых тюбиков. Его меню состояло из супа-пюре, паштета из печенки и джема из черной смородины. Все еще испытывая головокружение и тошноту, Титов поел только немного, и в какой-то момент его все же вырвало. Но его состояние улучшалось с каждым витком, и наконец он смог немного поспать. После одиннадцатого витка он чувствовал себя почти нормально.
«Космическая болезнь» Титова поломала график проведения экспериментов, но он смог возобновить свою работу, как только почувствовал себя лучше. Один эксперимент требовал заснять на кинопленку горизонт в течение 10 минут, пока космический корабль входил и выходил из тени Земли. Такая перспектива изображения планеты была уникальной, и позднее эти снимки будут опубликованы русскими, чтобы продемонстрировать выдающееся достижение миссии «Востока-2». Для тех, кто следил за полетом с Земли, работали две внутренние камеры, установленные на борту, которые показывали Титова внутри кабины. Сам по себе длительный орбитальный полет прошел без проблем, исключая временное падение температуры внутри кабины в результате охлаждения вентиляторов, случайно выключенных при запуске.