Vostok 3, le troisième vaisseau spatial de la série des vols habités orchestrés par l’Union Soviétique, était piloté par le cosmonaute Andriyan G. Nikolayev.
Le vol a duré environ 94 heures, au cours desquelles 64 orbites ont été effectuées. Une série d'expériences scientifiques et biomédicales ont été réalisées pendant le vol.
Vingt-quatre heures après le lancement de Vostok 3, Vostok 4 le rejoint sur la même orbite mais légèrement en retrait, permettant aux deux vaisseaux de s’approcher jusqu’à 5 kilomètres de distance. La proximité des deux capsules a pu être maintenue pendant 70 heures et 28 minutes.
Vostok 3 a atterri dans la région de Karaganda, trois jours après son lancement.