Оба космонавта вскоре обнаружили, что их ждут новые проблемы. Давление в кабине начало повышаться с угрожающей скоростью из-за отказа системы климат-контроля. Повышенное давление кислорода означало, что случайная искра в электрической цепи может привести к взрыву. Однако эта особая опасность со временем уменьшилась. Затем экипаж выяснил, что автоматическая система управления кораблем не работает, что означало отказ главной системы ракет торможения «Восхода-2». Это потребовало при возвращении на Землю применения ручного управления. Кроме того, проход через плотные слои атмосферы был осложнен тем, что модуль обслуживания не смог четко отделиться и вызвал вращение космического корабля. Это опасное вращение продолжалось, пока корабль не пролетел 96 км, когда космонавты наконец освободились от своего вращающегося модуля. Теперь, отклонившись от курса, «Восход-2» совершил свое последнее снижение почти на 2000 км в стороне от запланированного места посадки, в отдаленном местечке в районе Перми на Урале.
Позже Леонов вспоминал обнадеживающий «резкий толчок», который означал раскрытие тормозного парашюта и парашютов приземления. Капсула начала свое медленное падение на землю, мягко покачиваясь на ветру. Посадочные двигатели включились по графику, погасив инерцию падения. Беляев и Леонов были крепко пристегнуты ремнями к своим металлическим люлькам-креслам, затем они вышли в глухую тайгу, проваливаясь в глубокие снежные сугробы. Открывание люка было затруднено, поскольку он был заблокирован березой. После неуклюжей попытки космонавты высвободились из застрявшего люка. В первое время они вдыхали свежий воздух — и тут почувствовали чрезвычайный холод тайги. Пока не стемнело, Леонов с помощью аварийного передатчика стал посылать сигналы бедствия азбукой Морзе в Центр управления полетами.
Их появление в затерянном лесу напоминало сюжет старой русской волшебной сказки: темный глухой лес, в котором рыщут дикие медведи и волки. Была весна, брачный сезон, когда эти животные чрезвычайно агрессивны и недружелюбно относятся к любым случайным визитерам, будь они даже с Байконура. Вой рыщущей стаи волков заставил космонавтов провести ночь в своей капсуле. Леонов имел при себе пистолет, и у него был большой запас патронов, но судьба уберегла их от опасной встречи. Их недолгое пребывание в лесу продлится два дня до встречи с поисковой группой. Как только Центр управления полетами определил местонахождение своих потерявшихся космонавтов, для их эвакуации были отправлены спасательные вертолеты. Это заняло довольно много времени, учитывая отдаленность местности и необходимость прорубить в лесу посадочную площадку. 21 марта Беляев и Леонов были эвакуированы в Пермь, и этим закончилась одна из самых напряженных глав космической истории.
В декабре 1961 года НACA объявило о проекте «Джемини». Целью этого проекта была разработка и совершенствование технологии, необходимой для полетов на Луну. В течение 20-месячной истории проекта «Джемини» на околоземную орбиту будут выведены десять пилотируемых космических кораблей. Являясь логическим преемником проекта «Меркурий», «Джемини» продемонстрировал новое поколение космических аппаратов. Корабль этого проекта имел двухместную капсулу, которая весила в два раза больше, чем одноместная капсула его предшественника «Меркурия». Теперь он мог похвастаться новыми катапультирующимися креслами, которые обеспечивали космонавтам спасение в аварийной ситуации, заменив систему аварийного спасения по проекту «Меркурий». Так же как и в серии «Восходов», полеты двухместных «Джемини» позволили собрать информацию о влиянии длительного пребывания в космосе на физиологию космонавтов. Другой важнейшей целью было выполнение выхода во враждебную среду открытого космоса. Кроме того, в план входили отработка и испытание операций сближения и стыковки в космосе — задачи, которые считались важнейшими для любого космического полета на Луну. Вначале конструкция космического корабля «Джемини» представляла из себя просто увеличенную версию «Меркурия», достаточно большую, чтобы вмещать двух астронавтов. Эта концепция была высказана специальной группой обеспечения проекта в НАСА в содружестве с авиационной корпорацией МакДоннелл, где изготавливался космический корабль «Меркурий». Однако эта базовая конструкция была переработана в более сложный аппарат, в котором использовались не аккумуляторы, а современные топливные элементы, рассчитанные на долгие космические путешествия в течение двух недель и более.