Едва на 34 години Гагарин загива в нелеп инцидент – в полет с тренировъчен самолет. Официалните данни са противоречиви, а конспиративните теории - множество. Според някои от тях Юрий не умира случайно, а е премахнат по нареждане на Брежнев. 

В “Юрий Гагарин - истината зад легендата” изследователите Джейми Дорън и Пиърс Байзъни цитират думите на самия брат на Юрий, който се съмнява, че космонавтът е премахнат по искане на Брежнев: “Родителите ми не знаеха на какво да вярват. Мислехме че Брежнев е наредил смъртта на Юра. Когато брат ми бе на официални посещения с него, никой не обръщаше внимание на Брежнев, а той мразеше да не го слушат. Искаше да му обръщат внимание – само на него и на никой друг… В живота няма нещастни случаи, а само причини, които водят до тях. Не вярвам и в съвпадения. Всичко е било нагласено чак до последната минута.” А сестра му Зоя заявява: “Видяхме Юра за последно на завършването му на 18 февруари, когато получи дипломата си от академията “Жуковски” заедно с Герман Степанович Титов. Юра беше много щастлив да получи дипломата си след толкова усилена работа. Пет седмици по-късно чухме за смъртта му по радиото. Не ни казаха нищо, не ни предупредиха. Нищо. Чувствах се много зле, мама също… За смъртта на Юра така и не излезе никаква точна информация, имаше само догадки и слухове, най-лошото, за което човек би могъл да си помисли. Но аз имам чувството, че са му помогнали да умре.”

Съществува и теория, че непозволеното преминаване на друг самолет близо до този на Гагарин става причина за катастрофата. Дали е случайно или той нарочно е изпратен там остава загадка и до днес? Години по-късно заместник-началникът на Центъра за подготовка на космонавти Алексей Леонов ще се осмели публично да разкрие съмненията си, че изтребител Су-15 форсира и прелетява на разстояние 10-15 метра от Гагарин, завърта самолета му в спирала със скорост от 750 км/ч. и той се забива в земята.