A Szovjetunió az űrverseny idején presztízskérdésnek tekintette, hogy az első űrhajóshoz hasonlóan az első, világűrbe jutó nő is szovjet legyen. Valentyina Vlagyimirovna Tyereskovát több mint négyszáz jelentkező közül választották ki; a szövőnőből lett űrhajós csupán egy alkalommal járt az űrben, de később ő lett a szovjet hadsereg első női tábornoka.
Tyereskova a közép-oroszországi Bolsoje Maszlennyikovo faluban született, apja traktoros, anyja szövőnő volt. Tizenhat éves korától Tyereskova is a textilgyárban kezdett dolgozni, levelező úton szerzett pamutfonó technikus-technológusi szakképzettséget. Szabadidejében ejtőernyőzött és a Komszomol, a kommunista ifjúsági szervezet aktivistájaként társadalmi munkát végzett. Több mint százötven ugráson volt túl, amikor a helyi kollektíva űrhajósnak javasolta.
A Szovjetunió akkoriban az űrverseny lázában égett, amelynek első szakaszában sorra aratta a győzelmeket az Egyesült Államokkal szemben. 1957-ben a szovjet szputnyik volt az első űreszköz, 1961-ben Jurij Gagarin személyében szovjet állampolgár járt először a világűrben, és a szovjet vezetés azt is presztízskérdésnek tekintette, hogy a világ első űrhajósnője is szovjet legyen.
Tyereskovát több mint négyszáz jelentkező közül választották az első öt jelölt közé; akik szintén gyakorlott ejtőernyősök, 30 évnél fiatalabbak, 70 kilogrammnál könnyebbek és 170 centiméternél alacsonyabbak voltak. A kiválasztás során Tyereskova ellen szólt, hogy nem volt repülős gyakorlata, de proletár származását előnyként könyvelték el. Sokak szerint kiválasztásában nem kis szerepe volt későbbi férjének, Andrijan Nyikolajev űrhajósnak, ám a végső döntést a párt főtitkára, Nyikita Hruscsov hozta meg.
Az eredeti tervek szerint gyors egymásutánban két nőt lőttek volna fel: előbb Tyereskovát, majd a tapasztalt vadászrepülő Valentyina Ponomarjovát, de ezt az utolsó pillanatban megváltozatták. A Vosztok–5-tel Valerij Bikovszkij indult útnak, őt két nappal később követte Tyereskova a Vosztok–6 fedélzetén. A TASZSZ hírügynökség 1963. június 16-án jelentette a szenzációs hírt a világ első űrhajósnőjének fellövéséről, aki két napot, 22 órát és 50 percet töltött a világűrben, negyvennyolc alkalommal kerülte meg a Földet, és egyszer öt kilométerre megközelítette a másik Vosztok űrhajót.
„Itt sirály, itt sirály, a repülés rendben zajlik, a közérzetem jó” – jelentette Tyereskova az irányítóközpontnak. A cenzúra megszűnése után, évtizedekkel később kiderült, hogy ez nem volt igaz: az űrhajósnő az út során végig orrvérzéssel és rosszulléttel küzdött, mert a szervezete nem tudott hozzászokni a gravitáció hiányához. Az űrhajósnő-programot ezután megszüntették – legközelebb tizenkilenc évvel később járt ismét nő a világűrben, a szintén szovjet Szvetlana Szavickaja személyében.
Tyereskova űrutazása után űrhajóstársához, Andrijan Nyikolajevhez ment férjhez, az esküvőn jelen volt maga Hruscsov is. A házasságot Tyereskova részben kötelességének tekintette: a cél az volt, hogy az első űrben fogant gyerek megszületésével is bizonyítsák, hogy nem ártalmas a szervezetre a kozmoszban való tartózkodás. A házaspár 1982-ben elvált, kislányuk sebészorvosként dolgozik.
Tyereskova elvégezte a repülőakadémia űrhajós szakát, majd a szovjet hadsereg első női tábornoka lett. Az űrhajózáshoz ezután – néhány publikációtól eltekintve – legfeljebb az élménybeszámolók szintjén volt köze. Annál aktívabb közéleti szereplővé lépett elő: a szovjet női egyenjogúság első számú megtestesítőjeként huszonöt éven át szovjet parlamenti képviselő, a Legfelsőbb Tanács elnökségének tagja, az SZKP Központi Bizottságának tagja, a szovjet nőbizottság elnöke és a Szovjet Baráti Társaságok Szövetségének elnöke volt. Nevét viseli kráter a Holdon, de neveztek el róla kisbolygót, utcákat és iskolát is. Szülőfalujában saját emlékmúzeuma van.