История Центра подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина неразрывно связана с рождением и развитием пилотируемой космонавтики. В конце 50-х годов XX века в СССР были созданы все необходимые научно-технические предпосылки для полета человека на околоземную орбиту. В октябре 1959 года в частях ВВС был начат отбор кандидатов в космонавты, в ходе которого Сергей Королёв вместе с Главнокомандующим ВВС Константином Вершининым ходатайствовал перед правительством о создании специализированной организации для подготовки человека к полёту в космос.
61 год назад, 11 января 1960 года, Главком ВВС издал директиву № 321141, которой были определены организационно-штатная структура Центра подготовки космонавтов и его общая численность личного состава. И уже через три месяца в отряд советских космонавтов были официально зачислены 12 первых кандидатов на полёт в космос. Все — летчики ВВС, ПВО и морской авиации, среди них: Иван Аникеев, Валерий Быковский, Борис Волынов, Юрий Гагарин, Виктор Горбатко, Владимир Комаров, Алексей Леонов, Григорий Нелюбов, Андриян Николаев, Павел Попович, Герман Титов и Георгий Шонин. Позднее в первый отряд космонавтов были зачислены: Евгений Хрунов, Дмитрий Заикин, Валентин Филатьев, Павел Беляев, Марс Рафиков, Валентин Бондаренко, Валентин Варламов и Анатолий Карташов. Впоследствии эта часть была преобразована в Центр подготовки космонавтов.
Отсутствие в Москве базы для подготовки к космическому полёту, а также отсутствие жилья для космонавтов и специалистов ЦПК потребовали поиска местности с разветвлённой инфраструктурой, позволяющей разместить необходимую часть контингента, проводящего подготовку космонавтов. Таким местом была выбрана территория бывшей воинской части связистов вдали от шумных магистралей и промышленных предприятий, окружённая лесом, рядом с военным аэродромом и в получасе езды до космического предприятия города Калининграда (ныне — г. Королёв). Будущие космонавты и специалисты ЦПК первоначально разместились для проживания в гарнизоне Чкаловский, а одновременно началось строительство тренажной базы и жилья для космонавтов Центра. Летом 1960 года Центр подготовки космонавтов начал функционировать в Зелёном (ныне — всемирно известном Звёздном) городке. Имя первого космонавта Земли Юрия Алексеевича Гагарина было присвоено Центру в 1968 году.
Длительное время Центр осуществлял подготовку одновременно по двум основным пилотируемым программам: долговременной орбитальной станции «Салют» и орбитальной пилотируемой станции «Алмаз». Первая станция «Салют» предназначалась в основном для решения задач в интересах науки и народного хозяйства, вторая — «Алмаз» — для решения задач в интересах обороны и безопасности страны. В Центре подготовки космонавтов были созданы принципиально новые тренажные средства — комплексные тренажёры для подготовки космонавтов к полётам как на «Салют», так и на «Алмаз». Космонавты и специалисты приняли самое непосредственное участие в проектировании, создании, отработке и приёмке указанных тренажёров в эксплуатацию.
Одной из самых ярких страниц в биографии Центра подготовки космонавтов имени Ю.А. Гагарина является участие в реализации международной программы экспериментального полёта «Аполлон» — «Союз». Впервые специалистам и космонавтам пришлось проводить подготовку и своих, и американских экипажей к космическому полёту не только на своей базе в Звёздном городке, но и на базе американских коллег в Хьюстоне.
20 февраля 1986 года была выведена на орбиту станция «Мир». С подготовкой к полётам к этой станции советских, российских и иностранных космонавтов и астронавтов связана вся деятельность Центра на протяжении последующих 15 лет. В ходе реализации космического проекта «Мир» Россия накопила уникальный научно-технический опыт в области проведения длительных и сверхдлительных полётов человека в космос, подготовки космонавтов к этим полётам, создания систем и средств жизнеобеспечения, проведения экипажами сборно-монтажных, ремонтных работ на борту и в открытом космосе, освоены операции стыковки и дозаправки космических аппаратов на орбите. Это явилось бесценным российским вкладом в создание Международной космической станции.
20 ноября 1998 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Протон-К» с первым модулем Международной космической станции — функциональным грузовым блоком «Заря». С этого дня началось строительство на околоземной орбите нового космического комплекса. 12 июля 2000 года был запущен российский служебный модуль «Звезда», а 26 июля этого же года была осуществлена стыковка «Звезды» и МКС, и станция стала готовой к приёму основных экипажей для постоянного пребывания. В это же время в Центре подготовки космонавтов приступили к подготовке космонавтов для полёта на МКС. Российско-американские экипажи в Звёздном городке готовились по российскому сегменту МКС и пилотируемому кораблю семейства «Союз» и в Хьюстоне по американскому сегменту и МТКК Space Shuttle. Эта схема подготовки («вахтовым методом») бесперебойно функционирует и по сей день. Впоследствии к ней присоединились Европейское космическое агентство, а также космические агентства Японии и Канады.
За 61 год Центр подготовки космонавтов создал уникальную систему подготовки экипажей к космическому полёту. Сегодня он имеет современную техническую базу и может гордиться своими успехами не только в области подготовки космонавтов, но и ведением работы в плане воспитания подрастающего поколения. Как ранее отметил заслуженный летчик-испытатель Российской Федерации, Герой России, начальник ЦПК Павел Власов, в 2020 году в ЦПК провожали экипажи в космические экспедиции и встречали космонавтов, вернувшихся с МКС. Кроме того, кандидаты, поступившие в отряд космонавтов в 2018 году, завершили общекосмическую подготовку и получили квалификацию космонавтов-испытателей, а в конце года отряд пополнили четыре новобранца.