Как решили, так и поступили. Тренировочные полеты Юрий Гагарин возобновил на аэродроме Чкаловский только 13 марта 1968 года – сразу после возвращения из Евпатории. До 22 марта он успел выполнить восемнадцать полетов на хорошо знакомом ему самолете «МиГ-15УТИ» с инструктором, общей продолжительностью девять часов. Его навыки проверяли инструкторы 70-го отдельного исследовательского авиаполка, созданного специально для тренировок космонавтов: капитан Хмель, командир звена майор Лашков, заместитель командира эскадрильи майор Есиков и, наконец, командир эскадрильи подполковник Устенко.

27 марта Гагарин был допущен к самостоятельному пилотированию на «МиГ-17» (бортовой № 19): для него запланировали два полета по кругу продолжительностью 30 минут каждый (упражнение 4 КБП ИА-67). Однако в последний момент решили изменить план. Открываем дневник генерал-лейтенанта Николая Петровича Каманина:

«26 марта [1968 года]. ‹…›

После заседания Госкомиссии генерал [Николай Фёдорович] Кузнецов доложил мне, что завтра предполагается выпустить Гагарина в самостоятельный полет на самолете МиГ-17. Кузнецов просил меня разрешить ему лично проверить на самолете УТИ МиГ-15 подготовленность Гагарина к самостоятельному вылету. Совместный полет Гагарина с Кузнецовым я запретил, прямо заявив последнему, что он давно утратил навыки летчика-инструктора. Я разрешил командиру полка В. С. [Владимиру Сергеевичу] Серёгину проверить завтра технику пилотирования у Гагарина, а генералу Кузнецову приказал лично проверить организацию выпуска в полет Гагарина, проанализировать и доложить мне воздушную обстановку и метеоусловия. Право на разрешение самостоятельного вылета Гагарина я оставил за собой».

Возможно, это решение стало роковым. Позднее член отряда космонавтов Дмитрий Алексеевич Заикин по просьбе Каманина опросил всех участников событий, которые видели Гагарина в то утро, и среди них есть весьма примечательный рассказ начальника штаба полка Евгения Артамоновича Ремизова (цитирую по книге Сергея Михайловича Белоцерковского «Гибель Гагарина: факты и домыслы», 1992):

«В день полетов 27 марта утром я находился в своем кабинете. Прибыл полковник [Владимир Сергеевич] Серёгин и вызвал меня. Начался разговор о погодных условиях и о подготовке Юрия Алексеевича к самостоятельному вылету. Пришел генерал [Николай Фёдорович] Кузнецов и попросил посмотреть вместе с ним полетную документацию Юрия Алексеевича. Мы взяли летную книжку, полетные листы, стали смотреть его проверки и посчитали налет. В это время в кабинет вошел Юрий Алексеевич. Он уже переоделся в летную кожаную куртку и брюки от летного костюма. Выглядел он бодро, улыбался. Так он, ни слова не говоря, моргнул мне, указывая кивком головы на сидящего спиной к нему генерала Кузнецова, как бы говоря: „Что, начальство проверяет?“ Я ему показал жестом, что всё нормально. И он вышел из кабинета.

Затем я его видел, когда он выходил с каким-то летчиком из штаба, следуя на аэродром. Погода в этот день с утра была такой, когда можно было принять решение на полеты по простому варианту или при повышенном минимуме. Я предложил генералу Кузнецову пройти на метеостанцию, еще раз проанализировать прогноз погоды и решить вопрос относительно самостоятельного вылета Юрия Алексеевича. Я высказал свое предложение: „После полета Юрия Алексеевича с Серёгиным мы запишем в книжку допуск к самостоятельному вылету, а в этот день выпускать не будем“.

Мы прошли к синоптикам. По их докладам погода к этому времени была следующей: облачность с разрывами, нижний край 900 м, верхний – 4000 м, но ожидалось ухудшение метеоусловий. Генерал Кузнецов согласился с моим предложением, и было принято решение: Юрия Алексеевича в этот день проверить, а самостоятельно выпустить в следующий летный день после предварительного контрольного полета.

С метеостанции мы вместе с генералом Кузнецовым П. Ф. пошли на аэродром к самолету, в котором сидел Юрий Алексеевич. Генерал Кузнецов подошел к самолету, встал на стремянку и о чем-то говорил с Юрием Алексеевичем. Я в это время находился метрах в пяти от самолета и их разговора не слышал, а только наблюдал это. Затем генерал Кузнецов отошел от самолета и сказал мне, что почему-то задерживается начало полетов. Мы пошли на КП [командный пункт] полка.

В это время из домика, где размещался КП полка, вышел Серёгин В. С. и пошел к нам навстречу. Он был несколько возбужден и сказал нам: „Сейчас осуществлялся полет на километраж и нам временно задержали полеты. Но теперь разрешили“. Владимир Сергеевич пошел к самолету Гагарина, а мы с генералом зашли на КП. Но пробыли мы там недолго».

После всех этих переговоров и согласований Юрий Алексеевич Гагарин наконец-то занял место в передней кабине учебного самолета «МиГ-15УТИ» с бортовым № 18 (заводской № 612739). Командир полка Владимир Сергеевич Серёгин – в задней. Взлетели в 10:19.

Радиообмен позывного 625 с руководителем полетов, судя по сохранившимся записям, был четким и кратким. В 10:22 Юрий Гагарин по указанию руководителя полетов перешел на третий канал связи.

Первое задание на полет было простым – упражнение № 2 Курса боевой подготовки истребительной авиации (2 КБП ИА-67), то есть одно из самых начальных упражнений курса: пилотаж в зоне с выполнением виражей, витков малой спирали, пикирований, боевых разворотов, бочек, полета на эволютивной скорости (минимальной скорости горизонтального полета). Вскоре последовал доклад Гагарина: «625-й задание в зоне двадцать закончил, прошу разрешения разворот на курс 320». «625-й, разрешаю», – ответил руководитель. «Понял, выполняю», – сказал Гагарин. После этих слов в 10:30 радиообмен прекратился, ни на какие запросы 625-й больше не отвечал.

Когда стало ясно, что горючего на самолете Гагарина и Серёгина остается слишком мало и вернуться им будет проблематично, тревога охватила всех. Из Центра подготовки космонавтов вызвали Николая Петровича Каманина. Последовала команда срочно готовить и поднять в воздух два транспортных «Ил-14». Потом – четыре вертолета «Ми-4». И вот в 14:50 командир одного из вертолетов доложил: «Южнее поселка Новосёлово, в лесу видна большая воронка, дым и пожар».

Каманин и собравшиеся на аэродроме генералы немедленно вылетели на место падения «МиГа». Вот что позднее записал Николай Петрович в своем дневнике:

«На полях и в лесу лежал еще не тронутый оттепелью глубокий снег, лишь кое-где просматривались небольшие проталины – обстановка для поиска белых куполов парашютов была очень сложной (в полете я еще надеялся, что экипаж катапультировался). Через несколько минут мы были в районе Новосёлово. В 1–2 километрах от деревни увидели на земле два вертолета. В воздухе кроме нашего вертолета был еще один: он кружил над лесом, пытаясь указать нам точку падения самолета. У меня большой опыт отыскания обломков самолетов с воздуха, да и зрение еще не подводило, но на этот раз я заметил их только с третьего виража – помог трактор, который уже подошел к обломкам. Наш вертолет сел на опушке леса метрах в 800 от места падения самолета. Глубина снега была более метра, при каждом шаге ноги проваливались, идти было очень трудно. Когда мы добрались до места падения самолета, там было уже около трех десятков человек во главе с подполковником Козловым. Самолет упал в густом лесу, скорость в момент удара о землю была 700–800 километров в час. Двигатель и передняя кабина ушли в землю на 6–7 метров. Крылья, хвостовое оперение, баки и кабины разрушились на мельчайшие части, которые были разбросаны в полосе 200 на 100 метров. Многие детали самолета, парашютов, одежды пилотов мы находили на высоких сучьях деревьев. Через некоторое время обнаружили обломок верхней челюсти с одним золотым и одним стальным зубом. Врачи доложили, что это челюсть Серёгина. Признаков гибели Гагарина не было, но и надежды на его спасение катастрофически падали. Вскоре обнаружили планшет летчика. Были основания считать, что это планшет Гагарина, но утверждать, что Гагарин погиб, было еще нельзя – планшет мог остаться в кабине и после катапультирования, да и принадлежность его Гагарину надо было еще доказать. Быстро темнело, производить раскопки ночью и без аварийной комиссии было невозможно. Доложили Брежневу и Косыгину, что Серёгин погиб, гибель Гагарина очень вероятна, но окончательно о судьбе Гагарина доложим только утром 28 марта после детального обследования района падения самолета».