1963年6月16日，瓦莲京娜·捷列什科娃驾驶宇宙飞船“东方6号”升空，一共飞行了70小时40分钟49秒，绕地48圈，成为人类第一位进入太空的女性。
瓦莲京娜·捷列什科娃乘坐东方6号宇宙飞船飞行了近3天。进入轨道后，她测试了飞船的控制系统，拍摄了地球、月球和一些恒星的照片。通过无线电与瓦列里·拜可夫斯基（东方5号宇宙飞船的航天员，东方5号比东方6号早2天进入轨道）对话。
瓦莲京娜·捷列什科娃绕地球运行48圈后，于1963年6月19日返回。