27 марта 1968 года совершая свой последний тренировочный полет совместно с летчиком-инструктором Владимиром Серегиным, погиб первый космонавт Земли Юрий Гагарин.
Самолет МиГ-15 УТИ и наземный комплекс наблюдения были тщательно подготовлены к полету, медицинский контроль оба летчика прошли успешно. Правительственная комиссия, работавшая на месте катастрофы, не провела тогда тщательного анализа полета и не собрала воедино все имеющиеся факты. В ее заключении говорилось о том, что при выполнении учебного полета самолет сорвался в штопор и, совершив несколько витков при выходе из крутого пикирования, врезался в землю. Но из-за чего МиГ-15, пилотируемый таким опытнейшим летчиком, как Серегин, свалился в штопор, и по сей день неизвестно.
Материалы официального расследования катастрофы в советское время не публиковались. По поводу гибели Гагарина циркулировало множество слухов, вплоть до фантастических. Споры об истинной причине происшедшего продолжаются до сих пор.
28 марта в 21:15 состоялась кремация останков Юрия Гагарина и Владимира Серёгина. Урны с прахом погибших были захоронены 30 марта во время панихиды на Красной площади в Кремлёвской стене.
Авиакатастрофа
Утром в среду 27 марта 1968 года в 10:18 Гагарин и Серёгин взлетели на учебном самолёте МиГ-15УТИ с подмосковного аэродрома Чкаловский в Щёлкове. На момент взлёта условия видимости были нормальными, а высота нижней границы облаков составляла 900 м над земной поверхностью. Выполнение задания в пилотажной зоне должно было занять не менее 20 минут, но уже в 10:30 Гагарин сообщил на землю об окончании задания, запросил разрешения развернуться и лететь на базу. После этого «625-й» — позывной Гагарина — больше на связь не выходил.
Когда стало ясно, что у самолёта уже должно было закончиться топливо, в зоне полётов начались поиски, которые продолжались более трёх часов. В 14:50 одному из вертолётов удалось обнаружить обломки самолёта МиГ-15УТИ примерно в 65 км от аэродрома, в районе деревни Новосёлово, в 18 км от города Киржача Владимирской области. Разброс обломков фюзеляжа, плоскостей хвостового оперения, крыльев и носовой части — до 200 м. Утром следующего дня на месте падения самолёта приступили к работе члены Государственной комиссии. Были обнаружены фрагменты тел Серёгина и Гагарина, опознанные родственниками и сослуживцами. На месте авиакатастрофы были найдены личные вещи пилотов, бумажник с водительскими правами и фотографией Королёва, а также на ветке берёзы был найден клочок лётной куртки Гагарина с талонами на питание.
Отчёт комиссии был секретным и его детали известны только из статей и интервью отдельных её членов. Анализ отпечатков стрелок кабинных и наручных часов Гагарина показал, что катастрофа произошла в 10:31, то есть через 50—70 секунд после последнего радиообмена с Гагариным. Экипаж совершил манёвр, приведший к сваливанию самолёта, он столкнулся с землёй, экипаж погиб. Отказов бортовых систем обнаружено не было. Химический анализ останков и крови лётчиков посторонних веществ не выявил.
Отсутствие опубликованных официальной версии и фактов породило много предположений и неофициальных версий гибели лётчиков вплоть до оспаривания их гибели и политической подоплёки событий.