Em 1960, nas Olimpíadas de Roma, a União Soviética inverteu posições com a seleção japonesa, do estreante Yukio Endo. Agora, ouro para o Japão e prata para os soviéticos. No individual geral, bronze para Yuri, atrás de Shakhlin e Ono. Na final por aparelhos, o ginasta encerrou a competição com a prata no solo. No ano seguinte, em seu terceiro Campeonato Europeu, o ginasta, ao conquistar três medalhas, atingiu o somatório total de catorze em três edições: Foi prata no concurso geral e ouro nas argolas e na barra fixa. Um ano mais tarde, no Mundial de Praga, o atleta somou novas conquistas, começando pela prata por equipes. Individualmente, no concurso geral, Titov superou o companheiro Shakhlin e o japonês Endo. Nos aparelhos, fora medalhista de ouro, novamente a frente dos dois ginastas. Dois anos mais tarde, o atleta participou de sua última edição olímpica. Nos Jogos do Japão, agora aos 28 anos de idade, Titov conquistou duas medalhas de prata, uma por equipes e outra na barra fixa. Em 1966, no Mundial de Dortmund, o ginasta encerrou a carreira com a segunda colocação por equipes.