Детство Юрия прошло в деревне Клушино. 1 сентября 1941 года мальчик пошёл в школу, но 12 октября деревню заняли немцы, и его учёба прервалась. Младшего брата Юрия, Бориса Гагарина, немец повесил на шарфе, однако мать успела снять его, пока солдат ходил за фотоаппаратом. 9 апреля 1943 года деревню освободила Красная армия, и учёба в школе возобновилась.
24 мая 1945 года семья Гагариных переехала в Гжатск. В мае 1949 года Гагарин окончил шестой класс Гжатской средней школы, и 30 сентября поступил в Люберецкое ремесленное училище № 10. Одновременно поступил в вечернюю школу рабочей молодёжи, седьмой класс которой окончил в мае 1951 года, а в июне окончил с отличием училище по специальности формовщик-литейщик.
В августе 1951 года Гагарин поступил в Саратовский индустриальный техникум, и 25 октября 1954 года впервые пришёл в Саратовский аэроклуб. В 1955 году Юрий Гагарин добился значительных успехов, закончил с отличием учёбу и совершил первый самостоятельный полёт на самолёте Як-18. 27 октября 1955 года Гагарин был призван в армию и отправлен в Чкалов, в 1-е военно-авиационное училище лётчиков имени К. Е. Ворошилова, которое окончил с отличием.
9 декабря 1959 года Гагарин написал заявление с просьбой зачислить его в группу кандидатов в космонавты. 3 марта 1960 года приказом Главнокомандующего ВВС зачислен в группу кандидатов в космонавты, а 11 марта Гагарин вместе с семьёй выехал к новому месту работы.