Первой значимой датой, с которой началась история первого отряда космонавтов, можно считать 1958 год, когда в институте авиационной медицины были начаты подготовительные работы по отбору кандидатов для первого космического полета. В том же году Сергей Павлович Королев представил правительству записку о перспективности создания тяжелого спутника, внутри которого на орбите Земли может находиться человек. В 1959 году было начато прицельное создание такого спутника.частники первого отряда космонавтов перед тренировочными прыжками.
5 января 1959 года вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №22-10СС "О медицинском отборе кандидатов в космонавты", а 22 мая 1959 года было выпущено постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 569-264 "О подготовке человека к космическим полетам". В этих документах были прописаны требования к будущим космонавтам - отличное здоровье, рост не выше 175 сантиметров, вес - не более 75 килограммов.
Отбор кандидатов в соответствии с этими нехитрыми требованиями начался в августе 1959 года. Поиск будущих покорителей космоса велся в частях военных летчиков, и в общей сложности специалисты пересмотрели медицинские книжки 3146 человек, из которых после изучения характеристик с места службы для собеседования были отобраны 347 кандидатов. Потенциальным космонавтам прямо не объясняли, для чего их отбирают - летчикам задавали туманный вопрос, не хотят ли они попробовать полетать на новой технике. Более того, опрашиваемым строго запрещалось рассказывать кому-либо (кроме, разве что, супруги) о самом факте собеседования.
Тех, кто соглашался опробовать загадочную новую технику, подвергали еще одному медицинскому обследованию. В итоге осталось 206 потенциальных космонавтов, 52 из которых позже приняли решение отказаться от неизвестного будущего. В октябре 1959 года кандидаты, не изменившие своего решения, отправились в Москву на комплексное двухмесячное обследование. Помимо психологических тестов и опросов кандидаты проходили испытания в барокамере и на центрифуге, а также тесты на физическую выносливость. В итоге число участников грандиозного проекта "полет советского человека в космос" сократилось до 134 человек. К февралю 1960 года после ряда дополнительных тестов комиссия по отбору оставила только 29 кандидатов, которые и вошли в состав первого отряда космонавтов, учрежденного директивой от 11 января 1960 года.
Финалисты этого длительного отбора получили статус слушателей-космонавтов Центра подготовки космонавтов (ЦПК) ВВС и постепенно начали проходить общекосмическую теоретическую и практическую подготовку. Члены отряда (которых к началу лета 1960 года осталось 20 человек) слушали лекции, тренировались на тренажерах, в том числе на центрифугах (они были вывезены из Германии в 1945 году и модифицированы так, чтобы на них можно было создавать перегрузки в 12g), а также участвовали в экспериментах по длительной изоляции.
Валерий Быковский, первым прошедший испытания одиночеством в сурдокамере 6 апреля 1960 года, успокаивал сослуживцев: «Ничего особенного». Но Павел Попович потом признался: «Нелегко». Андриян Николаев вспоминал: «Хотелось услышать хотя бы тонюсенький птичий писк, увидеть что-нибудь живое. И вдруг меня словно кто-то в спину толкнул. Поворачиваюсь — и в малюсеньком обзорном кружочке вижу глаз. Живой человеческий глаз. Он сразу исчез, но я его запомнил: «от табачного цвета глаза до каждого волоска рыжеватых ресниц… ». Нечто подобное испытал Борис Волынов: «Живое слово, только одно слово — что бы я отдал тогда за него!»
Именно в сурдокамере Юрий Гагарин показал свои выдающиеся способности по адаптации к неестественной обстановке. Наблюдающие врачи отмечали его спокойное отношение к одиночеству, быструю реакцию на новизну, умение переключаться и неизменный юмор. Как свидетельствуют документы, всё это сыграло роль в его назначении на орбитальный полёт.
Кроме того, пришлось вновь пройти четырёхкратное испытание в барокамере. Имитировались условия на высоте 5–6 км без дополнительного питания кислородом и на высоте 14–15 км при дыхании чистым кислородом под избыточным давлением. Согласно отчёту, слушатели показали хорошую переносимость гипоксии.
Особое значение придавалось тренировкам, направленным на укрепление вестибулярного аппарата. Тут для каждого слушателя составляли индивидуальную программу. При тренировках использовали батут, качели Хилова, кресло Барани, рейнское колесо, а также специальные стенды, позволяющие балансировать на неустойчивой опоре, комбинировать вращение и балансирование, создавать так называемые «оптокинетические раздражения» — мелькающие объекты в поле зрения.
Невозможно было одновременно готовить всех кандидатов, поэтому летом 1960 года из отряда были отобраны шесть наиболее перспективных летчиков, которые и стали претендентами на звание первого человека, который отправится в космос. "Главными" космонавтами были Юрий Гагарин, Герман Титов, Григорий Нелюбов, Андриян Николаев, Валерий Быковский и Павел Попович. Имена кандидатов в предыдущем предложении перечислены в том порядке, в котором они должны были лететь в космос по решению специальной экзаменационной комиссии, которую возглавлял Каманин. Экзамены проходили 17 и 18 января 1961 года, а 25 числа все шестеро были назначены на должность космонавтов и получили квалификацию "космонавт ВВС".
В марте на орбиту слетала и благополучно вернулась собака по кличке Чернушка, а уже к началу апреля все приближенные к космической программе знали, что первым человеком, который последует за собакой, будет Юрий Гагарин. Официально имя первого советского космонавта было объявлено 10 апреля 1961 года. Дублером был назначен Титов. 12 апреля состоялся исторический полет, длившийся чуть менее двух часов.
За время существования отряда космонавтов погибли пять человек - Валентин Бондаренко (1961 год, сгорел в барокамере), Владимир Комаров (1967 год, разбился во время спуска корабля "Союз-1"), Владислав Волков (1971 год, разгерметизация спускаемого аппарата корабля "Союз-11"), Георгий Добровольский (1971 год, разгерметизация спускаемого аппарата корабля "Союз-11"), Виктор Пацаев (1971 год, разгерметизация спускаемого аппарата корабля "Союз-11")
За восемь дней до полета Гагарина звание космонавтов получили еще шестеро из исходной двадцатки, а 16 декабря - и еще трое. В итоге первый отряд космонавтов включал 17 человек, из которых в космос слетали 12 - четыре человека были отчислены за дисциплинарные нарушения, а еще один - по состоянию здоровья.
С момента создания отряда ЦПК в него было произведено 15 наборов космонавтов - последний состоялся в 2010 году. В общей сложности космическую подготовку в отряде прошло чуть больше 120 человек.