Na de geslaagde eerste ruimtevlucht in april 1961 ging op 6 augustus van datzelfde jaar de tweede bemande Sovjet-ruimtemissie van start met als belangrijkste doel de effecten van een langdurige ruimtevlucht bestuderen op het menselijk lichaam. Deze tweede Vostok missie werd uitgevoerd door de Russische gevechtspiloot en kosmonaut German Titov die tijdens deze vlucht maar liefst 25 uur in een baan om de Aarde verbleef.
In totaal maakte Titov 17,5 omwentelingen om de Aarde. In tegenstelling met de eerste Vostok missie nam de kosmonaut de besturing van de ruimtecapsule soms zelf in handen. Ondanks dat Titov last kreeg van ruimteziekte tijdens zijn vlucht, bleek deze 4de bemande ruimtevlucht uit de geschiedenis van de ruimtevaart toch een groot succes te zijn en kwam deze missie tijdelijk terecht in de recordboeken.
Net zoals bij de eerste Vostok missie verliep de lancering van de Vostok 2 ruimtecapsule vanop de Baikonur lanceerbasis geheel vlekkeloos. Eenmaal in de ruimte bleek een verwarmingselement defect te zijn waardoor de temperatuur in de Vostok 2 ruimtecapsule daalde tot 6° Celsius. Titov had tijdens zijn eerste baan om de Aarde een kort gesprek met toenmalig Sovjetleider Khrushchev waarna hij zelf de controle over nam van zijn ruimtecapsule. Toen de kosmonaut begon aan zijn zesde omwenteling om de Aarde startte hij met het eten van zijn eerste maaltijd in de ruimte maar tot ieders verwondering moest Titov plots overgeven en had de man, net nadat hij zich in de ruimte bevond, last gekregen van duizeligheid en misselijkheid. Hierdoor kreeg hij van de vluchtleiding het bevel enkele uren te rusten maar zelfs na 8 uur te hebben geslapen voelde German Titov zich nog steeds niet beter worden. Uiteindelijk bleef de man ziek tot hij een twaalfde maal om de Aarde had gedraaid waarna hij zich opnieuw beter begon te voelen. Later bleek dat Titov de symptomen had van ruimteziekte dat te wijten is aan aanpassingsproblemen van het evenwichtsorgaan in een gewichtloze omgeving. Tijdens de hele missie van German Titov onderschepten verscheidene radiostations in Europa en Amerika de stem van de kosmonaut op waarbij hij zelfs de inwoners van Amerika hartelijk groette in het Russisch. Toen de Vostok 2 ruimtecapsule boven Moskou vloog, wenste hij iedereen een prettige nachtrust.
De Vostok 2 ruimtecapsule kende tijdens zijn terugkeer naar de Aarde dezelfde problemen als tijdens de eerste Vostok ruimtemissie doordat tijdens het afscheiden van de terugkeercapsule en de service module opnieuw enkele elektrische draden ervoor zorgden dat beide componenten zich niet volledig van elkaar konden losmaken. Opnieuw zorgde de wrijvingshitte met de atmosfeer ervoor dat de bedrading doorbrandde, waardoor het gevaarte stopte met rondtollen en de terugkeercapsule nu kon beginnen aan zijn afdaling in de atmosfeer. Op een hoogte van ongeveer 7 kilometer werd Titov, net als Gagarin, door middel van een schietstoel uit zijn terugkeercapsule geschoten waarna de kosmonaut met zijn parachute veilig landde op Aarde. De hele missie had in totaal 1 dag en 1 uur geduurd waardoor dit na 's werelds eerste ruimtevlucht opnieuw een groot succes was voor de Sovjet-Unie. Later werd de terugkeercapsule van deze missie vernietigd tijdens de ontwikkeling van de Voskhod ruimtecapsule.
