Официальная комиссия по расследованию гибели Юрия Гагарина и Владимира Серёгина признала авиатехнику исправной, возложив ответственность на Серёгина за нарушение правил выполнения полетов за облаками. Однако Курс боевой подготовки истребительной авиации (КБП ИА-67) разрешал подобные упражнения, если диапазон высот соответствовал заданию.
Технический анализ указывает на ошибку в навигации из-за рассинхронизации дистанционного гиромагнитного компаса ДГМК-3. Гагарин, находившийся на курсе 70 градусов, ориентировался по курсозадатчику, установленному на 320 градусов. Конструкция самолета МиГ-15УТИ не предусматривала совмещения указателей гиросистемы и радиокомпаса АРК-5, что затрудняло пилотирование вслепую.
При входе в облачность с верхней кромкой 1500 метров и нижней 600 метров у пилота могла возникнуть иллюзия кабрирования. Рефлекторная попытка выправить самолет привела к вводу 4,5-тонной машины в крутое пикирование. Самолет столкнулся с землей на скорости около 670 км/ч с фактическим курсом 185 градусов.
Показания приборов УК-3 после удара зафиксировали курсы 275 и 285 градусов. Разница с заданным курсом 320 градусов составила 45 и 35 градусов соответственно. Согласно мировой статистике, около 15% авиационных происшествий вызваны пространственными иллюзиями пилотов, при этом 90% подобных инцидентов заканчиваются катастрофами.
