В программе работы аппарата были предусмотрены три эксперимента:

1. медико-биологический (с собакой Лайкой);
2. по измерению ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца;
3. по изучению космических лучей.

Аппарат был снабжён двумя радиопередатчиками, телеметрической системой и программно-временным устройством. 

7 ноября 1957 года при помощи космического аппарата «Второй спутник» были зарегистрированы признаки  радиационного пояса Земли.