Байконур весьма медленно развивался в направлении обеспечения относительного комфорта для своих постоянных жителей и работников. Нетронутая часть пустыни обладала своеобразной красотой. Черток вспоминал: «Ранней весной крошечные желтые тюльпаны, пробившиеся сквозь толстую глиняную корку, представляли прекрасное зрелище». Можно было передвигаться на грузовиках, но в результате двигатели и ходовая часть сильно разрушались. К тому же грузовики оставляли глубокие колеи на поверхности почвы. Первые партии рабочих, приезжавших на стройку, размещались в блочных бараках и деревянных домиках. Работа была изнурительной, и условия жизни оставались примитивными в течение первых двух лет непрерывной работы. В первые дни солдатам часто приходилось жить в землянках и палатках. Строительство деревянного кинотеатра и разбивка парка принесли долгожданные признаки цивилизации.
Постепенно вдоль реки Сырдарья формировался город, названный «Десятая площадка». План города предусматривал многоэтажные жилые дома, центр обработки информации, административные здания, отдельные жилые домики, универмаг и другие магазины товаров первой необходимости, больницу, котельную и электростанцию. Воду в поселок подвозили в цистернах, пока не была построена надлежащая водопроводная система от реки Сырдарья. Сеть улиц и бульваров, усаженных молодыми деревьями, придавала Десятой площадке облик настоящего города. Обитатели этого города жили в типичных для советского времени 5–7-этажных домах. Как только город был готов к заселению семьями, а не бригадами солдат и рабочих, появились школы. Чтобы обеспечивать строительство, рядом с жилым районом был возведен цементный завод. Позднее город будет переименован в Ленинск, а после распада СССР — в Байконур. К 80-м годам город мог уже гордиться населением, превышающим 120 тысяч человек.
В сентябре 1955 года начала создаваться первая стартовая площадка для Р-7. Площадка получила название «стадион» и стала местом ряда исторических запусков, включая запуск первого искусственного спутника (4 октября 1957 года) и запуск первого пилотируемого орбитального космического корабля с Юрием Гагариным на борту (12 апреля 1961 года). Сооружение этой эпохальной стартовой площадки потребовало более чем 770 000 кубометров бетона. В 200 м от стартовой площадки был построен бункер управления, который являлся безопасным бастионом для технического персонала. Считалось, что его бетонный панцирь настолько надежен, что может защитить даже от ядерной атаки. Эту площадку позднее переименовали в комплекс имени Гагарина.
В 1958 году для испытаний ракеты-носителя Р-7 была построена новая стартовая площадка, названная «Площадка 31». В 60-е годы обе стартовые площадки использовались для выполнения космической программы. Со временем были созданы другие стартовые площадки, самые крупные из которых были предназначены для самых больших советских ракет. Байконур оставался действующей военно-ракетной базой, где испытывались более поздние конструкции МКБР, начиная с Р-16 в конце 50-х годов. С течением времени три его стартовых комплекса (левый, центральный и правый, по общепринятому выражению) были распределены для использования между ведущими конструкторами: Сергеем Королёвым, Владимиром Челомеем и Михаилом Янгелем. Центральный комплекс был отведен для проектов королёвского ОКБ-1, последовательности замечательных и грандиозных проектов, начиная от Р-7 с кораблем «Восток» и до ракеты Н-1, на которой предполагалось запустить космонавтов на Луну. Советский Союз построил на Байконуре огромный монтажно-испытательный корпус, который превосходил по размерам здание для вертикальной сборки на мысе Канаверал, где собирались огромные американские лунные ракеты «Сатурн-5». С Байконуром была связана сеть станций управления и слежения, которые все обслуживались советскими военнослужащими и располагались в стратегических точках вдоль огромной континентальной территории Советского Союза.
Соединенные Штаты подозревали, что в районе Байконура Советы построили огромный ракетный полигон, но для получения ясного понимания возможностей нового полигона потребовались время и усилия. Во-первых, американская разведка обнаружила строительство сверхсекретного полигона в 1955–1956 годы и затем предприняла шаги, чтобы его сфотографировать. Единственными картами, которыми располагало ЦРУ в то время, были старые немецкие военные карты, созданные по результатам воздушной разведки в годы Второй мировой войны. В результате аэрофотографии, полученные У-2, считались самыми главными, и они были сведены в систематизированную форму. Летом 1957 года самолеты-шпионы У-2 доставили первые высотные фотографии развивающегося космодрома. Эти согласованные усилия по аэрофотосъемке не обходились без риска. Их следствием был рост напряжения в отношениях между Соединенными Штатами и Советским Союзом: летевший в мае 1960 года над советской территорией на самолете-шпионе У-2 Фрэнк Гари Пауэрс был сбит во время попытки получить фотографии комплекса Байконур. Позднее разведывательные спутники предоставили американским дешифровщикам более детальные данные о космической деятельности на Байконуре. В декабре 1967 года американский разведывательный спутник сфотографировал строительство комплекса J, нового космопорта для огромной ракеты Н-1. Она предназначалась для запуска русских космонавтов на Луну.
Жизнь на Байконуре прерывалась не одной трагической катастрофой. 23 октября 1960 года экспериментальная ракета МКБР Р-16, разработанная Михаилом Янгелем, взорвалась на стартовой площадке космодрома. Несколько сотен солдат и техников в это время были на стартовой площадке. Главнокомандующий советскими Ракетными войсками стратегического назначения маршал Неделин решил наблюдать старт вблизи от ракеты, вопреки полученному предупреждению о том, что крайне опасно находиться в такой близости от неиспытанной ракеты. Неделин проигнорировал такой совет и, по имеющимся сведениям, сказал: «Чего мне бояться? Я офицер или нет?» Бравада привела его к гибели. Мощь и интенсивный жар взрыва уничтожили большинство жертв. Останки маршала Неделина были идентифицированы только благодаря тому, что он имел старый характерный нагрудный знак. Точное число жертв этого катастрофического взрыва было предметом спекуляций. Оценочно оно равно 130.
Вторая трагедия выпала на долю советской космической программы в марте 1961 года не на Байконуре, а в Москве, в институте авиационной и космической медицины. Проходящий обучение космонавт Валентин Бондаренко получил смертельные ожоги во время неожиданного пожара в закрытой барокамере. Это была первая смерть в программе пилотируемых космических полетов на Байконуре.
В 60-е годы космодром Байконур продолжал продвигать вперед советскую космическую программу серией «Востоков». «Восток-3» и «Восток-4» выполнили эффектную встречу на орбите. В июне 1963 года с Байконура полетела в космос первая женщина Валентина Терешкова. В 1964 году Советы запустили на орбиту трех космонавтов по программе «Восход», в рамках другой волнующей и весьма рискованной попытки остаться лидерами в этом забеге. Во время полета «Восхода-2» Леонов стал первым человеком, «прогулявшимся» в космосе. К 1965 году, за несколько месяцев до своей смерти, Королёв запустил в производство новую серию кораблей «Союз», предназначенную для дальнейших экспериментов по сближению и стыковке. Неудавшаяся работа над Н-1, советским аналогом лунной ракеты «Сатурн-5», велась на центральной части Байконура в конце 60-х годов, даже когда НАСА добилось успехов по программе «Аполлон» в соревновании быть первыми в высадке людей на Луну.
