На борту корабля були собаки Білка і Стрілка – радянські собаки-космонавти, перші тварини, які здійснили орбітальний космічний політ і повернулися на Землю неушкодженими. Старт відбувся 19 серпня 1960 року, політ тривав понад 25 годин, під час якого корабель здійснив 17 повних витків навколо Землі.

За собаками цілодобово спостерігали лікарі та лаборанти, які під час чергування відзначали у спеціальному журналі зміни, що відбувалися протягом доби. 28 липня 1960 року внаслідок аварії першого ступеня космічного апарату Супутник-5-1 загинули собаки Лисичка та Чайка.

Польоту Білки та Стрілки передували довгі роки роботи вчених із тваринами. За дев'ять років до цієї події в суборбітальний політ вирушили дворняги-самці Дезік та Циган. 22 липня 1951 року геофізична ракета з ними злетіла на 87 кілометрів 700 метрів.

Космічні собаки Білка та Стрілка отримали ці імена лише за шість днів до польоту. До цього Білка була Вільною, а Стрілка – Краплі.