1963年6月16日，瓦莲京娜乘"东方-6"号飞船，在太空飞行了71小时，航程200万公里，成为世界上第一位太空女宇航员。但由于当时着 陆技术还不成熟，瓦莲京娜在着陆时头部被狠狠地撞了一下，打开舱门时被发现已经昏迷过去。她被紧急空运到莫斯科抢救，直到苏联最权威的医疗专家宣布她脱离 生命危险，大家才松了一口气。第二天，瓦莲京娜接到命令，要她重返着陆地点，拍摄世界上第一位女宇航员安全着陆的"正面材料"。相关人员专门对她进行了化 妆，再把她放进载人舱，然后补拍了一系列镜头：人们欢呼着奔向着陆点，打开舱门，看到满脸笑容的瓦莲京娜安然坐在舱内……很快她的照片传遍世界。
这次飞行让瓦莲京娜收获了各种荣誉和奖章，随后，她前往茹科夫斯基空军工程学院深造，并于1977年获工程学博士学位。其间，她当选为苏联最高苏维埃成员，在1991年之前，她还长期担任苏联最高苏维埃主席团成员、苏共中央委员会成员。1997年，瓦莲京娜退休。
