علت دقیق سانحه روشن نیست، اما بر اساس نتایج پژوهشی که در سال ۱۹۸۶ انجام گرفت، تلاطم ناشی از پسسوز [[موتور جت]] یک فروند هواپیمای [[سوخو -۱۱|سوخو-۱۱]] احتمالاً باعث شده که گاگارین و مربیاش کنترل هواپیمایشان را بطور مرگباری از دست بدهند. بدی هوا در روز سانحه نیز مطمئناً در این سقوط بیتاثیر نبودهاست.{{مدرک}}
[[الکسی لئونوف]]، [[فضانورد|کیهاننورد]] [[روسیه|روسی]] و همکار گاگارین، در کتابش با عنوان «دو روی ماه»<ref name="LeonovBook">{{یادکرد|فصل= |کتاب=Two Sides of the Moon|ناشر= |چاپ= |شهر= |کوشش= |ویرایش= |سال=2004 |شابک=0-312-30865-5 |نویسنده=Leonov, {{چر}}Alexei |نویسندگان سایر بخشها=Scott, David|ترجمه=|صفحه=218- |زبان=en |مقاله= |ژورنال= |نشریه= |تاریخ= |دوره= |شماره= |شاپا=}}</ref> نظریه مشابهی در مورد این سانحه ارائه دادهاست. او در همان روز در نزدیکی محل حادثه در حال پرواز با [[بالگرد]] بوده، نقل کرده که «دو صدای غرش مهیب» از دور شنیدهاست. الکسی گزارش پژوهش ۱۹۸۶ را تأیید کرده و نتیجه گرفته که هواپیمای دوم (که او به اشتباه سوخو-۱۵ نامیده) در ارتفاع پایینتر از حدمجاز در حال پرواز بوده، و «به خاطر بدی هوا، و بدون اطلاع از اینکه بیشتر از ۲۰–۱۰ متر با هواپیمای گاگارین فاصله ندارد، اقدام به شکستن [[دیوار صوتی]] کردهاست». تلاطم شدید ناشی از این اقدام، هواپیمای گاگارین را بیثبات کرده و به چرخش مرگباری فرستاد. نخستین صدای غرش مهیب ناشی از شکستن دیوار صوتی و دومین صدا ناشی از انفجار هواپیمای گاگارین بودهاست. وی فاصله زمانی شنیدن صدای غرش موتور هواپیمای اول و بعد انفجار هواپیمای گاگارین را تنها ۱ تا ۲ ثانیه روایت میکند و بر اساس همین نظر معتقد است فاصله دو هواپیما در حدود ۱۰ تا ۱۵ متر میبودهاست. اما وی مطمئن نیست این تداخل مسیر پروازی سهوی یا عمدی بودهاست.<ref>{{یادکرد وب |نام خانوادگی= |نام= |عنوان=Death of Yuri Gagarin demystified 40 years on |نشانی=http://rt.com/news/gagarin-death-truth-revealed-674/ |بازبینی= 18 June 2013 |تاریخ=14 June 2013 |ناشر=[[راشا تودی|RT]] |نشانی بایگانی=http://www.webcitation.org/query?url=http://rt.com/news/gagarin-death-truth-revealed-674/&date=2013-06-18 |تاریخ بایگانی=18 June 2013 |کد زبان=en}}</ref>
نظریه جدیدتری نیز در سال ۲۰۰۵ ارائه شدهاست که برپایهٔ آن دریچه تهویه [[کابین خلبان]] سهواً بدست گاگارین و همکارش یا خلبان پیشین هواپیما باز گذاشته شده بودهاست. بازبودن دریچه باعث بوجود آمدن حالت خفگی ناشی از کمبود [[اکسیژن]] شده و خلبانان نتوانستهاند کنترل هواپیما را حفظ کنند.<ref>{{یادکرد وب|نشانی=http://scotlandonsunday.scotsman.com/world/Inquiry-promises-to-solve-Gagarin.2615429.jp |عنوان=پژوهش جدید نویدی برای حل معمای مرگ گاگارین |تاریخ=۳ آوریل ۲۰۰۵ |تاریخ بازدید=۱۲ بهمن ۱۳۸۶ |نویسنده=اد هولت |ناشر=روزنامهٔ اسکاتلند در یکشنبه |زبان=انگلیسی| پیوند بایگانی = http://www.webcitation.org/6D6Vg0S2Y | تاریخ بایگانی = 23 December 2012}}</ref>