9 Mart 1934'te, Gzhatsk yakınlarındaki Klushino'da doğdu. Annesi Anna Timofeevna Gagarina ve babası Alexei Ivanovich Gagarin, Sovyet Rusya'daki müşterek çiftliklerden birinde çalışmaktaydı. Sovyetler Birliği'nde yaşayan pek çok aile gibi Gagarin ailesi de İkinci Dünya Savaşı sırasında çok büyük zorluklarla mücadele ettiler. 1943 yılında kendisinden büyük olan iki kardeşi, işçi olarak çalıştırılmak üzere Almanya'ya götürüldüler ve savaşın sonuna kadar dönmediler. Bu yıllarda uzaya ve gezegenlere ilgi duymaya başlayan Gagarin, daha sonra gerçekleştiriebildiği uzay seyahatinin hayallerini kurmaya başladı. Daha sonra dökümhanede çırak olarak çalışmaya başlayan Gagarin, Saratov'daki teknik liseye seçildi. Girdiği bu okulda "Aero Club" adı verilen bir topluluğa katıldı ve hafif bir uçağın nasıl uçurulabileceğini öğrendi.
Lise eğitimini tamamladıktan sonra,1955 yılında askeri uçuş eğitimi almaya başladı, bu eğitim sırasında tanıştığı Valentina Goryacheva ile 1957 yılında evlendi. Mezun olduktan sonra Murmansk Oblast'taki Luostari hava üssünde görevlendirildi. Tam bir erişkin olduğunda boyu 1.57 cm olan Gagarin için bu durum, küçük Vostok kokpitlerinde bir avantaj haline geldi. 1960 yılına gelindiğinde, çok kapsamlı araştırma ve elemelerin ardından Gagarin, 19 kozmonotla birlikte Sovyet uzay programına seçildi. Seçilen kozmonotların fiziksel ve ruhsal dayanıklılıklarını ölçmek için yapılan sayısız zorlu testin ardında, bu testlerde çok büyük bir başarı gösteren iki kozmonot, Yuri Gagarin ve Gherman Titov, programa girmeye hak kazandılar. Sovyet yönetimi Gagarini seçerken, medyayı elinde tutma kapasitesi ve dış görünümü gibi faktörleri de dikkate aldılar.
12 Nisan 1961 tarihinde, Rus kozmonot Yuri Gagarin' i taşıyan "Vostok 1" uzay aracı Kazakistan'da ki Baykonur uzay üssünden fırlatıldı. Yerin etrafında ki bir dolanımını 89 dakikada tamamladıktan sonra Moskova saatiyle 10.55'te Saratov yakınlarındaki Smelovka'ya indi..
Gagarinin bu uçuştaki kod adı Kedr'dı. Uçuş esnasında Sovyet yetkilileri Gagarin'in rütbesini yüzbaşılıktan binbaşılığa yükselttiler. Uçuşun başarıyla tamamlanmasının ardından Gagarin, Sovyet başarısını bütün dünyaya anlatmak için, İngiltere, İtalya, Almanya, Kanada, Japonya gibi ülkeleri kapsayan geniş çaplı bir geziye katıldı. Gagarin ülkesine döndükten sonra da yedi yıl boyunca yeniden kullanılabilir bir uzay aracı geliştirmek ile ilgili çalışmalar yürüttü.
Gagarin, 27 Mart 1968 tarihinde, rutin bir eğitim uçuşunda Kirzhach yakınlarına düşen uçakta hayatını kaybetti. Kazanın sebebi hiçbir zaman tam olarak öğrenilememesine rağmen, araştırmalar uçağın, bir Su-11 uçağının yarattığı türbülans yüzünden düşmüş olabileceğini gösterdi.
