W 1969 roku ukończyła Akademię Sił Lotniczych w Żukowskim ze stopniem inżyniera. Doktoryzowała się w 1977 roku.
16 czerwca 1963 roku została pierwszą kobietą w przestrzeni kosmicznej. Jej lot na statku Wostok 6 trwał 2 dni, 22 godziny, 50 minut i 8 sekund. Zakończył się 19 czerwca 1963 roku po okrążeniu Ziemi 48 razy.
Za swój lot w kosmos została uhonorowana najwyższym radzieckim odznaczeniem - Bohatera Związku Radzieckiego.