19 августа 1960 года был запущен второй космический корабль-спутник. Катапультируемый контейнер с собаками Белкой и Стрелкой располагался в кабине корабля. В нём, кроме двух собак, также находились подопытные мыши, крысы, насекомые, растения, грибковые культуры, семена кукурузы, пшеницы, гороха, лука, некоторые виды микробов и другие биологические объекты. Для передачи изображения подопытных животных на борту была установлена специальная телевизионная аппаратура. Именно поэтому обе собаки были светлого окраса —чтобы их лучше было видно на контрастных чёрно-белых мониторах. 

Управление кораблём велось автоматически, а также путём подачи команд с Земли. Кормление животных осуществлялось желеобразной смесью, содержащей все необходимые питательные вещества и воду в достаточном количестве. 

Одним из главных препятствий на пути освоения человеком космического пространства является космическая радиация. В кабине с животными в непосредственной близости от собак, а также на одежде Белки и Стрелки были установлены индивидуальные дозиметры для регистрации ионизирующей радиации. 

Полёт продолжался более 25 часов, в течение которых корабль-спутник совершил 17 полных витков вокруг Земли. Контейнер с животными катапультировался при спуске космического корабля на высоте 7 км. 

 
Все многочисленные биологические объекты вернулись на Землю живыми, в их состоянии не было обнаружено заметных отклонений от норм. Специалисты получили уникальные научные данные о влиянии факторов космического полёта на живые организмы. Катапультируемый контейнер стал прообразом катапультируемого кресла космонавтов, впоследствии совершавших полёты на кораблях «Восток».