La secuencia real de toma de decisiones en lo que respecta a la forma del Sputnik 1 fue enrevesada. Inicialmente el Académico Keldysh ideó un satélite de 1,5 t en forma de cono, con la capacidad de hacer muchas mediciones físicas en el espacio, pero cuando los soviéticos leyeron que el proyecto americano Vanguard tenía diseñados dos satélites, uno pequeño tan sólo para ver si podían poner algo en órbita, los rusos decidieron hacer lo mismo, realizando lo que se traduce como "el satélite más simple", que tenía un centímetro más de diámetro y era bastante más pesado que el "verdadero" Vanguard. Ellos tuvieron que ver si las condiciones en órbita terrestre baja podían permitir a un satélite mayor permanecer allí durante el tiempo necesario. Cuando meses después del Sputnik 1, fue puesto en órbita el satélite de prueba Vanguard, Jruschev lo ridiculizó comparándolo con un "pomelo". Una vez que los soviéticos descubrieron que también podían poner en órbita satélites de prueba, pensaron en poner en órbita el satélite y laboratorio espacial Keldysh como Sputnik 3, haciéndolo tras un primer lanzamiento fallido.

El satélite artificial Sputnik 1 era una esfera de aluminio de 58 cm de diámetro que llevaba cuatro largas y finas antenas de 2,4 a 2,9 m de longitud. Las antenas parecían largos bigotes señalando hacia un lado. La nave obtuvo información perteneciente a la densidad de las capas altas de la atmósfera y la propagación de ondas de radio en la ionosfera. Los instrumentos y fuentes de energía eléctrica estaban alojadas en una cápsula que también incluía transmisores de radio operando a 20,007 y 40,002 Mhz. (alrededor de 15 y 7,5 m en longitud de onda), las emisiones se realizaron en grupos alternativos de 0,3 s de duración. El envío a tierra de la telemetría incluía datos de temperatura dentro y sobre la superficie de la esfera.

Debido a que la esfera estaba llena de nitrógeno a presión, el Sputnik 1 proporcionó la primera oportunidad de detectar meteoritos, aunque no fue detectado ninguno. Una pérdida de presión en su interior, debido a la penetración de la superficie exterior, se habría reflejado en los datos de temperatura. Los transmisores funcionaron durante tres semanas, hasta que fallaron las baterías químicas de a bordo, y fue monitorizado con gran interés a lo largo de todo el mundo. La órbita del entonces satélite inactivo fue observada más tarde óptimamente, hasta caer 92 días después de su lanzamiento (3 de enero de 1958), después de haber completado alrededor de 1 400 órbitas a la Tierra, acumulando una distancia de viaje, de aproximadamente unos 70 millones de km. El apogeo de la órbita decayó de 947 km tras el lanzamiento hasta 600 km el 9 de diciembre.