Версия Н. Ф. Кузнецова. По утверждению начальника Центра подготовки космонавтов в 1963—1972 годах, Серёгину в те времена нездоровилось: его часто рвало и он жаловался на сердечные боли. Во время выполнения виражей Серёгину снова стало плохо, очевидно, произошёл сердечный приступ. Он расстегнул ремни кресла и ремни парашюта. Гагарин, выполняя пилотаж, не сразу заметил состояние инструктора. Тело Серёгина, перемещаясь по кабине, сдвинуло из нейтрали органы управления и это заблокировало некоторые из них. Бросать друга в беде и сразу катапультироваться Юрий не стал. Боролся до конца и почти 10 минут ходил кругами над Новосёлово, пытаясь эволюциями самолёта привести в чувство Серёгина, а когда шансов на спасение не осталось — погиб вместе с ним.
Версия Игоря Кузнецова. В последние годы широкое распространение в СМИ получила версия бывшего сотрудника НИИ эксплуатации и ремонта авиационной техники, полковника ВВС в отставке Игоря Кузнецова. В соответствии с его анализом, в самолёте МиГ-15УТИ мог остаться полуоткрытым один из вентиляционных кранов. Нарушение герметичности кабины было обнаружено только на высоте в 3-4 тысячи метров. Поддавшись панической атаке, лётчики резко попытались снизиться до рекомендованного инструкцией уровня в 2 тысячи метров, но быстрый перепад давления вызывал у них потерю сознания. Версия оспаривается другими специалистами, в том числе из-за того, что 1) маловероятно, чтобы такие опытные лётчики поддались панике; у того же Гагарина были более серьёзные происшествия; 2) разгерметизация на такой высоте не является особым поводом для беспокойства.
Версия Владимира Аксенова. В день гибели Юрия Гагарина, 27 марта 1968 года, Аксенов проходил вместе с ним на аэродроме предполетное медобследование, но полетел на другом самолете. Версия Аксенова сводится к тому, что экипаж Гагарина и Серегина, совершив ошибку в сложных метеоусловиях, не сориентировался в обстановке, что и привело к падению и гибели самолета. Летчик-космонавт уточняет, что метеоусловия в день авиакатастрофы были сложными, но вполне приемлемыми для выполнения летных заданий. «Облачность в этот день была необычной: нижний край почти сплошных облаков был на высоте примерно 600 метров над землей. Затем до высоты 4 тысяч метров облачность была плотная, с небольшими разрежениями. Над верхним краем никаких облаков: чистое небо и очень хорошая видимость. Нам показали даже фотографии верхнего края, сделанные с самолета - метеоразведчика», — отмечает Аксенов. По его словам, последнее сообщение с борта самолета Юрия Гагарина было о том, что они вместе с Владимиром Серегиным закончили выполнение летного задания, которым они занимались над верхним краем облачности, то есть на высоте более 4 тысяч метров. Аксенов полагает, что свое сообщение летчики сделали, вероятнее всего, после выхода из заключительной фигуры, на небольшой скорости в спокойном полете, но находясь еще на достаточно большой высоте. После этого им необходимо было выполнить значительное снижение, а затем подготовиться и проходить облачный слой.