Titov 6. a 7. srpna 1961 strávil v kosmu 25 hodin 18 minut na palubě malé kosmické lodi Vostok-2 při první kompletní vesmírné misi. Před ním 12. dubna téhož roku obletěl Jurij Gagarin ve vesmírné lodi Vostok-1 jedenkrát Zemi a celý let trval jen 108 minut.
Titov byl náhradníkem pro tento let a podle západního tisku ho jen těsně minulo vyslání do vesmíru místo Gagarina.
Podle kosmických expertů museli lékaři po Titovově letu zkoumat příčiny nevolnosti, která ho postihla během pobytu ve vesmíru, a nalézt způsob, jak se s ní vypořádat. Kvůli tomuto problému muselo být téměř o rok odloženo vyslání dalšího Vostoku na oběžnou dráhu kolem Země.
Ruský program výzkumu kosmického prostoru, dlouhá léta zdroj prestiže Ruska, se nyní potýká s palčivým nedostatkem financí. Stejně jako většina členů původního kosmického týmu se Titov stal prominentním příslušníkem sovětské elity a významnou osobností. V 80. letech pracoval několik let na programu Buran, v jehož rámci byl zkonstruován ruský raketoplán, který však po jediném letu bez posádky skončil "ve starém železe".
V postsovětské éře se začal Titov angažovat v politice a reprezentoval komunistickou stranu v branném výboru dolní komory parlamentu, Státní dumy.
 Druhý člověk ve vesmíru a první, který strávil více než den na oběžné dráze, German Titov na archivním snímku ze 7. srpna 1961. |
