Es war der zweite Raumflug eines Menschen. Der Start erfolgte vom Kosmodrom Baikonur. Wostok 2 landete 70 km südöstlich von Engels (5 - 10 km nördlich von Krasnyj Kut).

Dieser zweite Weltraumflug wurde knapp zwei Stunden nach dem Start von Radio Moskau bekanntgegeben, wobei auch die Funkfrequenzen mitgeteilt wurden. Schon kurz nach dem Start hatte German Titow per Funk mit dem Regierungschef Nikita Chruschtschow gesprochen. Als German Titow Nordamerika überquerte, sandte er eine Grußbotschaft an das amerikanische Volk.

Anders als beim ersten Raumflug übernahm German Titow die Steuerung der Kapsel zeitweise selbst. Auch gelang es ihm, durch das Bullauge der Kapsel etwa 10 Minuten Filmaufnahmen zu machen. German Titow konnte während des Fluges auch ein paar Stunden schlafen, und dass, obwohl er an der bis dahin unbekannten Weltraumkrankheit litt (ihm war schwindelig und er musste sich auch übergeben). Daneben war es in der Kapsel relativ warm, weil ein Heizgerät nicht ordnungsgemäß funktionierte.

Schon bei Wostok 1 gab es einige leichte Probleme beim Wiedereintritt. Auch bei diesem Flug trennte sich das Orbitalmodul nicht vollständig von der Kapsel. Erst, als durch die entstehende Reibungshitze einige Verbindungen verglüht waren, kam die Kapsel in eine stabile Lage. German Titow verließ planmäßig ebenfalls die Kapsel vor der Landung mit dem Schleudersitz.

Mit diesem Flug hält German Titow aber immer noch den Rekord als jüngster Raumflieger zurzeit des Raumfluges.