Youri Gagarine nait à Klouchino, près de Gjatsk dans l'oblast de Smolensk. La ville de Gjatsk fut renommée Gagarine en son honneur en 1968. Les parents de Youri travaillent dans une ferme collective : son père, Alexeï Ivanovitch Gagarine (1902–1973), est charpentier ; sa mère, Anna Timofeïevna Matveïeva (1903–1984), est une grande lectrice. Toute la famille Gagarine subit l'occupation nazie pendant la Seconde Guerre mondiale : les deux frères aînés sont déportés en Allemagne en 1943 comme travailleurs forcés et ne reviennent qu'à la fin de la guerre.

En 1949, après l'école secondaire, Youri entre à l'école des machines agricoles de Lioubertsy. Il y reste pendant deux ans. Il entre ensuite à l'institut technico-industriel de Saratov dont il suit les cours durant quatre années. C'est pendant cette période qu'il rejoint un club de pilotage amateur. La même année il est incorporé dans l'armée. Il est sélectionné pour entrer à l'école militaire de pilotage K. E. Vorochilov d'Orenbourg et y rencontre l'infirmière Valentina Goriatcheva. Il l'épouse en octobre 1957, avant d'obtenir son diplôme de pilote de chasse sur MiG-15. Il est alors affecté à la base aérienne de Luostari, région de Petchenga dans l'oblast de Mourmansk près de la frontière norvégienne.

La destinée empêcha Gagarine d'effectuer un autre vol dans l'espace. De 1963 à 1968, il fut sous-directeur du Centre d'entraînement des cosmonautes et travailla dur pour préparer son second vol spatial. Il fut même membre de l'équipe soviétique d'alunissage à sa création. Mais, après la mort en avril 1967 du cosmonaute Vladimir Komarov pendant le premier vol de Soyouz, il fut écarté du déroulement des vols. Héros soviétique vénéré, il était considéré comme le Premier citoyen de l'univers. Gagarine était une figure de proue et un objet de propagande trop précieux pour risquer de le perdre dans un accident de vol.