Вместе с Главнокомандующим ВВС Главным маршалом авиации Константином Андреевичем Вершининым он ходатайствовал перед правительством о его формировании.
К концу 1959 года было принято окончательное решение о создании в Военно-Воздушных Силах специального Центра для подготовки человека к космическому полёту.
11 января 1960 года приказом Главнокомандующего ВВС Константина Андреевича Вершинина была организована специальная воинская часть 26266, задачей которой была подготовка космонавтов.
Впоследствии эта часть была преобразована в Центр подготовки космонавтов ВВС.
В штате Центра были предусмотрены управление, отдел подготовки космонавтов, учебно-тренировочный отдел, отдел материально-технического обеспечения, взвод охраны, клуб.
24 февраля 1960 года начальником Центра подготовки космонавтов (ЦПК) был назначен полковник медицинской службы Евгений Анатольевич Карпов, видный специалист в области авиационной медицины.
В марте 1960 года в Москву на Центральный аэродром имени Михаила Васильевича Фрунзе прибыла первая группа кандидатов на космический полёт.
В 9 часов утра 14 марта 1960 года она приступила к занятиям.
Из-за отсутствия подготовленных помещений всех их временно разместили в маленьком двухэтажном домике спортивной базы ЦСКА на территории Центрального аэродрома имени Михаила Васильевича Фрунзе, который находился рядом с Ленинградским проспектом, недалеко от Института авиационной медицины.
Через некоторое время в первых числах июля 1960 года отряд переехал в Звёздный городок (тогда – Зелёный), где космонавты продолжили начатую в Москве, подготовку в специально построенном и оборудованном всем необходимым Центре подготовки космонавтов, рядом со Щёлково в 25 км от Москвы.
17 и 18 января 1961 года первая группа из шести космонавтов (Юрий Алексеевич Гагарин,
Герман Степанович Титов, Григорий Григорьевич Нелюбов, Андриян Григорьевич Николаев, Павел Романович Попович, Валерий Фёдорович Быковский) сдала экзамены на готовность к полёту на космическом корабле «Восток».
Апреля 1961 года в 9.07 по московскому времени состоялся старт первого в мире пилотируемого космического корабля, возвестившего всему миру о начале новой космической эры человечества.
Пилотировал корабль «Восток-1» Гагарин Юрий Алексеевич (дублёр Титов Герман Степанович).
В 1961-1963 годах подготовка космонавтов и полёты осуществлялись на кораблях «Восток».
Первый суточный полёт Германа Степановича Титова был выполнен 6-7 августа 1961 года.
В августе 1962 года осуществили свой групповой полёт космонавты Андриян Григорьевич Николаев (с 11 по 15 августа 1962 года) и Павел Романович Попович (с 12 по 15 августа 1962 года).
Вопрос о полёте женщины в космос был поднят в декабре 1961 года.
В январе 1962 года из 58 женщин, изъявивших желание участвовать в космических программах, были отобраны 23 кандидата для направления на медицинскую комиссию.
В результате отбора в марте 1962 года была сформирована группа женщин кандидатов в космонавты Жанна Дмитриевна Ёркина, Татьяна Дмитриевна Кузнецова, Валентина Леонидовна Пономарёва, Ирина Баяновна Соловьёва, Валентина Владимировна Терешкова.
В мае 1963 года их подготовка была завершена.