Είναι η πρώτη γυναίκα στην Ιστορία, που ταξίδεψε στο διάστημα από 16 έως 19 Ιουνίου 1963. Το κωδικό της όνομα στην αποστολή ήταν «Τσάικα» (γλάρος).
Επιλέχθηκε μεταξύ 400 υποψηφίων για να κυβερνήσει το διαστημόπλοιο Βοστόκ 6. Οι υποψήφιες έπρεπε να είναι αλεξιπτωτίστριες κάτω των 30 ετών, με ύψος κάτω από 1,70 μέτρα και βάρος κάτω από 70 κιλά.
Μόνο αυτή την πτήση, ολοκλήρωσε 48 περιφορές γύρω από τη Γη, παραμένοντας τρία ημερονύκτια στο διάστημα.. Έτσι, συμπλήρωσε περισσότερο χρόνο στο διάστημα (71 ώρες) από το άθροισμα των χρόνων όλων μαζί των Αμερικανών αστροναυτών, που είχαν ταξιδέψει ως τότε.
Στις 3 Νοεμβρίου 1963 παντρεύτηκε στη Μόσχα τον αστροναύτη Αντριάν Νικολάγεφ.
Ο κρατήρας Τερεσκόβα στο βόρειο ημισφαίριο της αόρατης πλευράς της Σελήνης, διαμέτρου 31 χιλιομέτρων, ονομάστηκε έτσι προς τιμή της.