Po jednodniowym pobycie w Kosmosie, około godziny 10:20 dnia 20 sierpnia 1960, w odległości 8000 km od miejsca lądowania, statek na sygnał nadany z Ziemi włączył silniki hamujące. Około 10:50 z kapsuły powrotnej, w celach testowych, katapultowano fotel (w przyszłości mający być zajętym przez człowieka) oraz pojemnik z psami. Oba na spadochronach. Około 11:02 lądownik dotknął Ziemi w miejscu odległym o 10 km od przewidywanego. Zaraz potem na Ziemię opadła kapsuła powrotna. Wszystkie zwierzęta powróciły zdrowe. Powrót nie przebiegł bez zakłóceń. Korabl-Sputnik 2, tak jak i Korabl-Sputnik 1, doświadczył usterki czujnika horyzontu wykorzystującego promieniowanie podczerwone. Do poprawnej orientacji wykorzystano więc zapasowy system pozycjonowania. Wykorzystywał on czujnik Słońca, który wyznaczał odpowiednią wysokość, na której miały włączyć się silniki hamująceSzerzej o sposobie sprowadzenia Sputnika 5 na Ziemię w artykule Svena Grahna ..