Gagarin se tijekom probnog leta zrakoplovom MiG-15 srušio sjeveroistočno od Moskve 27. ožujka 1968. u okolnostima koje do danas nisu rasvijetljene. Sovjetske vlasti su na spis o nesreći stavile oznaku "državna tajna".
U trenutku kada Rusija uz veliku pompu slavi 50. obljetnicu Gagarinova leta u svemir (12. travnja 1961.), čelnik kremaljskog arhiva Aleksandar Stjepanov je na tiskovnoj konferenciji pročitao dokument s kojeg je skinuta oznaka tajnosti o zaključcima istrage.
"Povjerenstvo je, istraživši okolnosti zrakoplovne nesreće i na temelju nalaza istrage, zaključilo da je nesreću najvjerojatnije uzrokovala nagla kretnja pilota kako bi izbjegao atmosfersku sondu", pročitao je taj čelnik. "Ili, što je manje vjerojatno, kako ne bi ušao u oblačni sloj", dodao je.
Pomoćnica direktora znanstvenog odjela državnog arhiva Larisa Uspenska istaknula je da je "oznaka tajnosti skinuta s više od 200 dokumenata i spisa" u prigodi 50. obljetnice Gagarinova leta u svemir.
O uzrocima pogibije ruskog državnog heroja nije se govorilo u vrijeme Sovjetskog Saveza, što je potaknulo svakojake glasine, od urote KGB-a do pretpostavke da je Gagarin bio nedovoljno uvježban, pa i da je bio pripit, ali se vlasti nisu odvažile uskratiti mu dopuštenje za let.