Schirra egyike volt az Egyesült Államok első hét űrhajósának, akiket még a Mercury programra válogattak ki. 1962-ben egy Mercury űrkabinban – John Glenn és Scott Carpenter után harmadik amerikai űrhajósként – hatszor körberepülte a Földet.
Három évvel később a Gemini 6 űrhajót irányítva, űrrandevút hajtott végre a Gemini 7-tel, ami akkor abból állt, hogy egymást néhány méterre megközelítette a két űrhajó.
1968-ban a holdraszállást megvalósító Apollo-program első, előkészítő útján, az Apollo 7 fedélzetén hajtotta végre harmadik, utolsó űrrepülését. Az amerikai űrkutatási hivatal, a NASA adatai szerint Walter Schirra összesen 295 órát és 15 percet töltött életéből a világűrben. Mint közölték, szerdán halt meg, rákban szenvedett.
