Több mint 3000 pilóta kartonjának átvizsgálásával kezdődött a szelekció, majd a kiválasztottak számára több fordulóban zajlott le a pszichológiai és fizikai teszteket egyaránt tartalmazó válogatás 1959 nyarán, amelyek végén 20 jelölt léphetett tovább a következő kiválasztási fordulóba. A végleges szelekciót a moszkvai Központi Repülő Tudományos Kutató Kórházban végezték 1959. október 3-i kezdettel, amelyben újabb pszichológiai és fizikai próbáknak (forgószékes vizsgálatoknak, alacsony nyomású kamrának, centrifuga tesztnek) vetették alá a kutatók a pilótákat. 1960. január 11-én Konsztantyin Versinyin marsall megalapította a Frunze Katonai Akadémián az Űrhajós Kiképző Központot. A 20 fős jelöltcsoport további próbái itt folytatódtak a költözés után, amelyek során előbb 12, aztán 8, majd 6 fősre szűkült a jelöltek köre. A lezajlott válogatás során 6 jelölt került kiválasztásra. A végső hat fő kiválasztása 1960. május 30-án történt meg. Egy hónappal később a jelöltek az újonnan létrehozott Csillagvárosba költöztek át, ahol a kiképzésük 1960. június 29-én megkezdődhetett. Később, a kiképzés ideje alatt egy baleset okozta haláleset és egy másik baleset okozta sérülés miatt még két helyen változott a jelöltlista, amely végül a következőképpen állt össze: Jurij Gagarin, Valerij Bikovszkij, Andrijan Nyikolajev, Pavel Popovics, German Tyitov, Grigorij Nyeljubov. Közülük kerülhetett ki később a világ első űrhajósa. Az amerikai és az orosz kiválasztási rendszer egyik lényeges különbsége, hogy míg a kiválasztott amerikai jelöltek neve nyilvánosan ismert volt, addig az orosz jelöltek nevét titkosan kezelték, és csak akkor közölték az adott űrhajós nevét, amikor már a világűrben járt. Sokak neve csak a Szovjetunió összeomlása után került nyilvánosságra.