Кабину, в которой находились Белка и Стрелка, поместили в корабль за два часа до старта.
Подготовкой корабля к запуску руководил лично Сергей Павлович Королёв.
Старт прошёл успешно, ракета, оторвавшись от стартового стола, штатно вывела космический аппарат на орбиту.
Во время старта и набора высоты у собак наблюдались сильно учащённые дыхание и пульс, но когда корабль был выведен на орбиту, они успокоились.
Система жизнеобеспечения, установленная в кабине корабля-спутника, полностью обеспечивала нормальную жизнедеятельность животных.
После стресса, вызванного взлётом, Белка и Стрелка вели себя спокойно, вначале даже немного вяло.
Несмотря на перегрузки и вибрацию вначале, собаки с аппетитом ели свою специализированную пищу.
Состояние невесомости не оказывало существенного воздействия на систему кровообращения.
Температура тел собак не изменялась в течение всего полёта.
Однако после четвёртого витка вокруг Земли Белка почему-то стала крайне беспокойна, пыталась вырваться из привязных ремней и лаяла.
Её стало тошнить.
Несмотря на это, послеполётные анализы не выявили у Белки особых отклонений от нормы.
Через несколько часов после старта выяснилось, что на корабле отказал датчик инфракрасной вертикали, поэтому для предпосадочной ориентации была использована резервная солнечная система.
Августа 1960 года в 13:32 на 18 витке с Земли была дана команда на запуск цикла спуска.
Была включена тормозная двигательная установка, и корабль сошёл с орбиты.
Через некоторое время спускаемый аппарат успешно приземлился в заданном районе (треугольник Орск-Кустанай-Амангельды) в 10 км от расчётной точки.
Программа была выполнена полностью.
За время своего полёта Белка и Стрелка преодолели расстояние в 700 тысяч км.
По первому визуальному осмотру, когда специалисты прибыли на место приземления, было видно, что Белка и Стрелка чувствуют себя удовлетворительно.
Эксперимент суточного орбитального полёта Белки и Стрелки на втором космическом корабле-спутнике явился существенным вкладом в изучение и освоение космического пространства.
Объём проведённых исследований и характер решаемых при этом задач позволили сделать выводы о возможности человека совершить орбитальный полёт вокруг Земли.
Во время полёта Белки и Стрелки и, согласно результатам, полученным после него, учёными были получены уникальные научные данные о влиянии факторов космического полёта на физиологические, биохимические, генетические и цитологические системы животных (в том числе и млекопитающих) и растений.
У Белки и Стрелки после орбитального полёта биохимические исследования показали, что суточный полёт вызвал у них реакцию типа «стресс», но на Земле эти отклонения быстро возвратились к исходным значениям.
Было сделано заключение о временности данной реакции во время полёта.
Заметных изменений в обмене веществ также не было обнаружено.
Учёных насторожили некоторые особенности физиологического состояния собаки Белки, которая после четвёртого витка стала крайне беспокойной, билась и пыталась освободиться от элементов крепления.
Собака лаяла, было отчётливо видно, что она плохо себя чувствует, хотя её попутчица Стрелка весь полёт провела спокойно.
Никаких отклонений в проведённых послеполётных анализах у собак не наблюдалось.
Были сделаны выводы, что необходимо осторожно подходить к вопросам планирования предстоящего полёта человека в космос.
На основании этого было принято решение ограничить полёт первого человека в космос минимальным количеством витков.
Так что Белка фактически предопределила одновитковый полёт первого космонавта Юрия Алексеевича Гагарина.
Плакат «Суборбитальные полёты».
Мая 1946 года Постановлением Совета Министров СССР для осуществления научных исследований и испытаний ракетной техники было принято решение о создании специализированного полигона Капустин Яр в Астраханской области.
Октября 1947 года впервые в СССР на Государственном Центральном полигоне был осуществлён пуск первой баллистической ракеты А-4 (Фау-2), собранной из трофейных немецких компонентов.