Вход «Востока» в плотные слои атмосферы зарегистрировал измерительный пункт города Симферополя по пропаданию сигнала. В 10:42 при скорости около 210 м/с и на высоте 7 км по сигналу барореле прошел отстрел крышки люка – и кресло с космонавтом катапультировалось из спускаемого аппарата. Через полсекунды вышел тормозной парашют, обеспечивший стабилизированный спуск кресла до высоты около 4000 метров. Здесь был введен в действие основной парашют, который буквально сдернул космонавта с кресла. Одновременно отделился контейнер с носимым аварийным запасом массой 43 кг – он должен был повиснуть на 15-метровом фале, но оторвался и упал вниз. Как следствие, не заработал радиомаяк космонавта, а сам Гагарин лишился продуктового и вещевого запаса, аптечки, радиостанции, пеленгатора и надувной лодки, которая могла бы пригодиться при посадке на воду.
В этот момент Гагарин должен был открыть клапан дыхания – скафандр «СК-1» не снабжен баллонами, а потому конструкторы предусмотрели для космонавта возможность дышать окружающим воздухом. Однако шарик клапана оказался прикрыт демаскирующей оболочкой, и Юрий Алексеевич потратил шесть минут на то, чтобы справиться с ним. На высоте 3 км в соответствии с логикой работы системы спасения раскрылся запасной парашют – хотя космонавты еще до полета были против его автоматического введения, командование решило, что с запасным будет надежнее. Таким образом, Гагарин спускался под двумя куполами с вертикальной скоростью 4–5 м/с. Управлять ими космонавт не мог и почти до самой земли летел спиной вперед. Лишь на высоте 30 м его развернуло лицом по сносу – в положение, благоприятное для приземления. Сильный ветер северо-западного направления очень помог Гагарину: он отнес его от района катапультирования, которое произошло над весенним разливом Волги, на сушу.
В остальном посадка поблизости от деревни Смеловка Саратовской области прошла нормально. В 10:53 по московскому времени ноги Юрия Гагарина коснулись земли. Таким образом, весь полет продолжался 106 минут, а не 108, как утверждалось затем целых полвека. Расчетное место приземления находилось рядом с городом Хвалынск, на границе Самарской и Куйбышевской областей, но «Восток», вопреки ожиданиям, спустился не с перелетом, а с недолетом на 180 км. Поскольку посадку ожидали в другом месте, то никто не бежал Гагарину навстречу, и ему самому пришлось погасить купола парашютов, освободиться от привязной системы и двинуться на поиски людей.
Первыми космонавта после возвращения из полета увидели жена лесника Анна (Анихаят) Акимовна Тахтарова с внучкой Ритой. Старушка и девочка испугались при виде человека в странном костюме, но космонавт сразу поднял руки и закричал: «Свой, свой, советский! Не бойтесь! Идите сюда!» Затем с полевого стана прибежали механизаторы колхоза имени Шевченко деревни Узморье.
Еще через несколько минут прибыл майор Ахмед Николаевич Гассиев, командир в/ч 40218 – зенитно-ракетного дивизиона ПВО, дислоцированного у соседней деревни Подгорье. Еще в 6:00 в его подразделении была объявлена боевая тревога. По приказу штаба Приволжского военного округа средства дивизиона вели наблюдение и обнаружили цель, которая на высоте 7 км разделилась на две. Будучи почти полностью уверенным в происхождении цели, Гассиев на колесном артиллерийском тягаче «ГАЗ-69» немедленно выехал к месту приземления. Именно Ахмеду Николаевичу космонавт впервые отрапортовал об успешном завершении полета. Командир зенитчиков предложил помощь и в свою очередь сообщил космонавту приятную новость о присвоении старшему лейтенанту Гагарину внеочередного звания – майора.
Установив пост у парашютов и направив своего политрука к спускаемому аппарату, Гассиев в 11:15 доставил Юрия Гагарина в свой дивизион и вызвал командный пункт корпуса ПВО в Куйбышеве. Командиру корпуса генерал-майору авиации Юрию Семеновичу Вовку космонавт доложил: «Старший лейтенант Гагарин приземлился благополучно. Ушибов и травм не имею». В дивизионе космонавт провел около сорока минут: успел снять скафандр, сфотографироваться с военнослужащими и членами их семей.