Добившись мировой известности, Герман Степанович Титов тем не менее не стал останавливаться в развитии и самосовершенствовании. Он продолжал изучать науки, связанные с космосом, следить за полетом конструкторской мысли, осваивать достижения технического прогресса.

Так, 1 сентября 1961 он поступил в Военно-воздушную инженерную академию имени Николая Егоровича Жуковского, русского ученого-механика, основоположника аэродинамики. По воспоминаниям Титова, во многом это была заслуга главного конструктора — Королёва:

Титов — вместе с Гагариным, Поповичем, Нелюбовым, Быковским и другими летчиками-истребителями — учился там в течение практически семи лет, до января 1968 года. Специализацией Германа Степановича были «Пилотируемые воздушные и космические ЛА (летательные аппараты) и двигатели к ним». По окончании академии выпускники впервые в истории получили квалификацию «Летчик-инженер-космонавт».

После этого Герман Степанович поступил на очное отделение в Военную академию Генерального штаба Вооруженных Сил СССР. До наших дней сохранились лекционные конспекты студента Титова, сделанные им в годы обучения.

В дальнейшем известному космонавту пришлось трижды выступать в роли председателя Государственной экзаменационной комиссии. По существовавшему тогда порядку он должен был лично присутствовать на защитах дипломных проектов всех кандидатов на золотые медали. И Герман Степанович практически не отступал от этого правила — готовился к каждой защите, изучал пояснительные записки к дипломным проектам, беседовал с авторами и их руководителями. Академия в этот период готовила специалистов почти по 30 направлениям. Ни на одной защите Герман Степанович не задавал формальных, общих вопросов, всегда — только по существу, поскольку уровень его собственной инженерной подготовки был очень высоким.