Malgré les importants problèmes logistiques soulevés par l'installation de la base dans cette zone, les travaux furent lancés au printemps 1955. Le site, situé à 50 kilomètres au nord-est de Tioura-Tam, fut baptisé Base de lancement pour la recherche scientifique n° 5 (ou Nauchno Issledovatelski Ispytatelnp Poligon 5 en russe, abrégé en NIIP 5).

En parallèle, les ingénieurs et soldats[1] travaillant à la construction de la base donnèrent naissance à une nouvelle agglomération, installée au sud du village de Tioura-Tam. Cette dernière fut tout d'abord baptisée Site 10 (Desyataya ploshchadka), puis Zaria (1956), et enfin Leninsk (1958).

En 1957, l'URSS lança un premier missile intercontinental depuis la base NIIP 5, utilisant une fusée R7 Semiorka. Le cosmodrome fut aussi utilisé en octobre 1957 pour lancer Spoutnik 1, le premier satellite artificiel[2]. En 1961, le cosmonaute Youri Gagarine fut envoyé dans l'espace au moyen d'une fusée Vostok, dérivée du modèle R7 Semiorka.

L'exploit du pilote soviétique, qui fut le premier homme placé en orbite dans l'espace, eut un retentissement mondial. De nombreux journalistes souhaitant savoir d'où avait été lancée la fusée, le gouvernement soviétique décida de donner à la base spatiale le nom de Baïkonour (l'objectif était de dissimuler le véritable emplacement du site, Baïkonour étant un village situé à plus de 300 kilomètres au nord-est du cosmodrome).

Dans le contexte de la course à la Lune, le complexe de Baïkonour fut le témoin du départ en orbite de nombreuses fusées, abandonnant quelque peu sa vocation militaire originelle. Malgré l'arrivée des Américains sur l'astre lunaire en 1969[3], le cosmodrome connut son apogée au milieu des années 1980.

Suite à l'éclatement du bloc soviétique, Moscou décida de conserver ses installations sur le site de Baïkonour. En 2005 fut signé un traité entre la Russie et le Kazakhstan, en vigueur jusqu'en 2050, prévoyant la location de la base de Baïkonour pour un loyer annuel de 115 millions de dollars ; ainsi que l'administration par la Russie de la ville de Leninsk. Cette dernière, qui comptait 100 000 habitants en 1985, perdit les trois quarts de sa population en l'espace d'une décennie. En 1995, elle fut rebaptisée Baïkonour.

Toutefois, afin de réduire les coûts liés à la location du cosmodrome de Baïkonour, le gouvernement russe décida en 2007 de la construction d'une nouvelle base spatiale dans la région d'Amour, en Extrême-Orient. Les travaux de construction du cosmodrome de Svotochny, débutés en 2010, devrait s'achever à l'horizon 2018.

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