Существовала и легенда о том, что Гагарин после того, как совершил первый в мире полет в космос, много ездил по миру и в одной из стран был завербован западными спецслужбами. Почувствовав за собой слежку и поняв, что его рассекретили , он решил покончить с собой, тем самым, сохранив славу первого космонавта. Тренировочный полет с инструктором стал той подходящей возможностью, которая ему позволила осуществить задуманное. Появились и экзотические слухи: в зоне полета, где Гагарин и Серегин выполняли задание, находился НЛО. Посредством телепатического внушения, исходившего из корабля пришельцев, экипаж был парализован, и самолет потерял управление. В середине 1980-х годов в прессе начали появляться публикации о гибели Гагарина и Серегина, в которых высказывали свою точку зрения члены правительственной комиссии, ученые, военные и просто свидетели тех печальных событий. Среди них - доктор технических наук, лауреат Государственной премии СССР профессор Сергей Белоцерковский, летчик-космонавт Алексей Леонов и другие известные деятели.
Спустя более 15 лет после катастрофы Белоцерковским было проведено детальное исследование причин гибели Гагарина и Серегина. Оно продолжалось несколько лет, и в нем принимали участие многие ученые, летчики и просто люди, желающие помочь в разрешении этой трудной проблемы. В процессе расследования была задействована современная вычислительная техника, проводились уникальные эксперименты. Автор исследования подчеркивает, что причин, которые могли повлиять на полет Гагарина и Серегина, могло быть несколько. Отдельно они не представляли опасности, но их совокупность оказалась смертельной для экипажа. Сергей Белоцерковский отрицает то, что самолет был неисправен, и что летчики не были готовы к полету. Также отрицается столкновение самолета с шаром-зондом, стаей диких птиц и тому подобным, то есть отрицаются основные выводы официальной комиссии по расследованию.
По его мнению, основной причиной потери управляемости самолетом стало опасное сближение самолета Юрия Гагарина с другим самолетом, проходившим облет после ремонта в соседней зоне. Именно после попадания 625-го (позывной Гагарина) в струю от впереди летящего самолета мог произойти срыв в штопор. Находясь в трудном положении из-за плохой видимости в облаках, пилоты начали выводить самолет из штопора. Их действия были умелыми и единственно правильными в этой ситуации. Но из-за ошибки метеослужбы в определении высоты нижнего края облачности самолет вышел из облаков на меньшей высоте, чем предполагалось. Летчики сделали все возможное для спасения себя и машины, но им не хватило 250-300 метров высоты, - заключает Белоцерковский.
В гибели Юрия Гагарина и командира особого авиаполка Владимира Серегина виноват летчик другого самолета - Су-11 , нарушивший полетное задание. Такое мнение высказал космонавт Алексей Леонов на пресс-конференции 24 марта 2003 года в Центральном доме журналиста, посвященной 35-й годовщине со дня гибели первого космонавта. Эксперты до сих пор спорят о причинах авиакатастрофы у владимирской деревни Новоселово. Но, судя по всему, им уже так и не удастся однозначно ответить на этот вопрос.