Впоследствии эта часть, расположившаяся в Звёздном городке в Подмосковье, была преобразована в Центр подготовки космонавтов ВВС. 24 февраля 1960 года начальником Центра подготовки космонавтов (ЦПК) был назначен полковник медицинской службы Евгений Карпов.
К началу марта 1960 года была отобрана группа из 20 будущих космонавтов. 7 марта 1960 года в первый отряд космонавтов были зачислены двенадцать человек: Иван Аникеев, Валерий Быковский, Борис Волынов, Юрий Гагарин, Владимир Комаров, Алексей Леонов, Андриян Николаев, Павел Попович, Герман Титов, Виктор Горбатко, Григорий Нелюбов и Георгий Шонин.
Позже в этот отряд космонавтов были зачислены: Евгений Хрунов, Дмитрий Заикин, Валентин Филатьев, Павел Беляев, Валентин Бондаренко, Валентин Варламов, Марс Рафиков и Анатолий Карташов. В первом отряде космонавтов были: 9 лётчиков ВВС, 6 лётчиков ПВО и 5 лётчиков морской авиации (ВМФ).
Летом 1960 года была выделена группа из шести космонавтов: Юрий Гагарин, Герман Титов, Андриян Николаев, Павел Попович, Григорий Нелюбов и Валерий Быковский. Эта группа продолжила непосредственную подготовку к первому полёту человека в космос. Все эти шесть космонавтов 17 и 18 января 1961 года успешно сдали экзамен для первого полёта в космос.
12 апреля 1961 года первый космический полёт совершил Юрий Гагарин, его дублёром был Герман Титов, резервным космонавтом был Григорий Нелюбов.
В 1968 году, в целях увековечивания памяти о космонавте номер один, Постановлением ЦК КПСС И Совета министров СССР Центру подготовки космонавтов было присвоено имя Ю.А. Гагарина.
Сегодня Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина» (ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина») — главное российское учреждение по подготовке космонавтов.