Hija de un tractorista y de una trabajadora de la industria textil, desde muy temprana edad practicó salto en paracaídas, e incluso obtuvo el título de instructora en dicha especialidad. Trabajadora en una fábrica textil, Tereshkova completó sus estudios en una escuela nocturna. Fuertemente atraída por la investigación espacial, no dudó en presentarse voluntaria como futura astronauta, y aunque carecía de la formación adecuada para ello, la agencia del espacio soviética decidió prepararla, junto con otras tres mujeres.

Tras un duro entrenamiento, el 16 de junio de 1963 Tereshkova fue lanzada al espacio a bordo de la nave Vostok 6, con la que orbitó 48 veces la Tierra en un viaje espacial de 70 horas y 50 minutos de duración, que finalizó el 19 de junio. Para el descenso tuvo que lanzarse en paracaídas desde más de seis mil metros de altura, después de abandonar la cápsula espacial, y tomó tierra en Karaganda (Kazajstán).

Posteriormente, Tereshkova se interesó por la política. Fue nombrada jefe del comité de mujeres soviéticas, y fue diputada del Soviet Supremo hasta 1970. En 1974 fue elegida miembro del Presidium. Participó en la Conferencia Mundial de la ONU con motivo del Año Internacional de la Mujer llevada a cabo en México en 1975, y en 1982 recibió el premio Simba por su labor de promoción de la mujer.