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 произошел отстрел крышки люка – и кресло с космонавтом катапультировалось из спускаемого аппарата. Через полсекунды вышел тормозной парашют, обеспечивший стабилизированный спуск кресла до высоты около 4 км. Здесь был введен в действие основной парашют, который буквально сдернул космонавта с кресла. Одновременно отделился контейнер с носимым аварийным запасом – он должен был повиснуть на пятнадцатиметровом фале, но оторвался и упал вниз. Как следствие, не заработал радиомаяк космонавта, а сам Гагарин лишился запаса продуктов, 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 притянут демаскирующей оболочкой, и Юрий Алексеевич потратил несколько 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 Энгельсского района Саратовской области (51,271° с. ш., 45,997° в. д.), на вспаханном поле колхоза «Ленинский путь», 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, согласно полетному заданию, находилось севернее села Акатная Мыза Хвалынского района Саратовской области (52,5 ° с. ш., 47,7° в. д.), но «Восток», вопреки прогнозам, спустился не с перелетом, а с недолетом на 180 км.
Штатные поисковые группы получили информацию о районе посадки из Центральной группы управления, где с 10:40 принимали данные радиолокационных проводок, а с 10:46 – от пеленгаторов, улавливающих сигналы радиомаяка с антенной в стропе парашюта спускаемого аппарата. По ним к фактическому месту посадки был перенаправлен поисково-спасательный отряд под командованием инженер-капитана Михаила Алексеевича Черновского, ранее вылетевший с аэродрома Кряж южнее Куйбышева-Самары в направлении города Пугачёв.
Поскольку изначально приземления спускаемого аппарата ожидали в другом месте, то никто не бежал Гагарину навстречу – ему самому пришлось погасить купола парашютов, освободиться от привязной системы и двинуться на поиски людей.
Первыми космонавта увидели жена лесника Анихайят (Анна) Тахтарова и ее шестилетняя внучка Румия (Рита). На следующий день Гагарин докладывал: