Утром 15 августа на Госкомиссии снова развернулась дискуссия о «Востоке-4» в связи с тем, что температура в кабине упала до +100С, что могло сказаться на работе оборудования. Надо было быстро принимать решение, и тут Попович с орбиты сообщил: «Вижу грозу». И действительно космонавт наблюдал мощную грозу над Мексиканским заливом, о чём поторопился радостно возвестить, но забыл, что по условному коду «гроза» означает плохое самочувствие, тошноту и рвоту. Сергей Королёв приказал немедленно сажать корабль. Хотя недоразумение вскоре разрешилось, дискуссия стихла сама собой: разрешение на продление полёта Попович не получил.
«Небесные братья», как окрестили пилотов в советской прессе, вернулись на родную планету. Пятнадцатого августа «Восток-3» приземлился в расчётном районе Казахстана, южнее Караганды. Таким образом, Андриян Николаев находился в полёте трое суток 22 часа и 22 минуты, установив абсолютный мировой рекорд. Павел Попович уложился в план, отлетав на сутки меньше — он сел примерно в 300 км от напарника. Восемнадцатого августа новых героев космоса встречала Москва.
Групповой полёт двух космических кораблей стал значительным достижением в начале космической эры. Американцы сумели повторить его только в декабре 1965 года на кораблях «Gemini-6» и «Gemini-7». Это был период, когда они не только догнали, но и обогнали советских конкурентов в освоении внеземного пространства. Но пятьдесят лет назад ещё один исторический приоритет был навечно закреплён за отечественной наукой и космонавтикой.