1968年3月27日，加加林与飞行教练员谢廖金驾驶一架米格-15歼击教练机执行例行训练时失事。此次公布的档案显示，最有可能“杀死”加加林的是飞行期间出现在天空中的一个气象气球。
当时加加林和教官为了紧急避让这个气象气球，操纵飞机做出了十分猛烈的飞行动作，从而导致飞机失控并最终坠毁。较小的一种可能性是，两人这样做是为了防止飞机进入云层上端。
加加林出事后，政府立即成立了专门的调查委员会，约有200名专家参与其中，并先后提交了数十卷报告。然而，这些资料多年来一直被束之高阁。
“太空第一人”：加加林
一个驾驭宇宙飞船遨游太空的英雄居然死于一次普通的飞行训练，这确实是许多人，尤其是加加林的崇拜者所无法接受的。一时间，有关这位航天英雄死因的猜测层出不穷，谣言四起。今天就让我们来看一下历史上“加加林之死”的N个版本：
“太空第一人”死因成谜
最复杂的版本
十分巧合的，当天负责侦察天气情况的侦察员没有去加加林即将进行飞行训练的空域侦察，从而导致两位飞行员没有准确掌握有关云层高度的数据;十分巧合的，加加林与谢廖金驾驶的米格-15起飞后，又有一家编号为614的飞机起飞;十分巧合的，这架飞机并没有看到加加林的飞机，毫无顾忌在它前面飞行，并在自己的尾部形成了一个漩涡区，把加加林的飞机卷了进来;十分巧合的，加加林的飞机当时正处在两个密云层之间，由于看不见地平线，无法正确判断自己的位置和处境。
