스몰렌스크주(州) 출생. 콜호스 구성원의 집안에서 태어나 사라토프의 공업중등기술학교 재학 중에 항공 클럽에서 비행 기술을 익혔고, 오렌부르크의 항공학교를 졸업한 뒤 공군에 입대하였다. 1961년 4월 12일 보스토크 1호를 타고 1시간 29분 만에 지구의 상공을 일주함으로써 인류 최초의 우주비행에 성공하였다. 우주에서 지구를 본 감상을, "지구는 푸른빛이었다"라고 한 말은 유명하다. 우주비행에 성공한 뒤 중위에서 소령으로 특진하여 우주비행사대 대장 등을 지내고 대령으로 진급하였다. 1968년 3월 27일 비행 훈련 중 타고 있던 제트 훈련기가 모스크바 근교 블라디미르주(州)의 한 마을에 추락하여 사망하였다.
가가린의 죽음에 대해서는 여러갈래로 주장이 많으며....
그의 죽음에 대해서는 아직 미스테리로 남아있다