この事件は日本初のハイジャックであり、教訓として同年6月に航空機の強取等の処罰に関する法律（ハイジャック防止法）が制定された。ただし憲法39条の遡及処罰禁止規定により犯人グループが帰国した場合、この法律は適用されない。「機体という財物」や「航空運賃という財産上の利益」に対する強盗罪や、乗員乗客に対する略取・誘拐罪に問われる。なお国外逃亡していることから刑事訴訟法第255条の規定により、公訴時効は停止している。その後、犯人グループは合意による無罪帰国を求めているが、日本政府はこれを認めていない。また、日本刀・拳銃に模造品が使われたことから、模造拳銃の所持および模造刀剣類の携帯をそれぞれ禁止し、刑事罰を規定する銃刀法改正案が1971年（昭和46年）に可決された。
翌日4月5日早朝、乗員たちは出発準備のために美林飛行場へ移動する。ところが、北朝鮮にはボーイング727に対応するスターター（補助始動機）がなかったため、一時は出発が危ぶまれた。日本航空はモスクワ経由でエンジンスターターを届けるべく手配を開始したが、最終的には圧縮空気ボンベを現地で調達し、車両用のバッテリーで機内のバッテリーに充電を行いエンジンが始動できた。空港を離陸したよど号は、北朝鮮側から飛行経路を指示されそのエリアを通過後、日本国内上空からよど号を呼ぶ日航機を経由して無線で脱出を報告。直接羽田へ向かうことを連絡した機長、副操縦士、航空機関士、山村政務次官の4人を乗せて帰路に就き、美保上空を経由し羽田空港に到着。空港では大臣ら関係者が出迎え、彼らが無事に帰国したことにより事件は一応の収束を見た。この日の朝にNHKが放送した報道特別番組はビデオリサーチ・関東地区調べで40.2%の視聴率を記録した。
よど号が到着したあと、北朝鮮側は態度を硬化させ、「乗員や機体の早期返還は保証できない」と表明。日本政府がなすべきことをせず、自分たちに問題を押しつけたとして非難した。また犯人グループと乗員、山村政務次官に対しては公開による尋問が行われ、長期間の抑留が想定される厳しい状況になった。ただし、乗員と山村に対して行われた尋問は形式だけのものであり、朝鮮料理の食事と個室が与えられたうえで（「休みたい」という本人たちの意思は無視されたものの）、映画鑑賞が用意されるなどのもてなしが提供された。4月4日、北朝鮮は再度日本を非難をする一方で、「人道主義的観点から機体と乗員の返還を行う」と発表。同時に「飛行機を拉致してきた学生」に対し必要な調査と適切な措置をとるとして、犯人グループの亡命を受け入れる姿勢を示した。これを受け、日本政府は北朝鮮に対し謝意を示す談話を発表。佐藤首相の日記でも「一同おおよろこび。北鮮の厚意を感謝する」とある。
4月3日の18時5分によど号は金浦国際空港を離陸、軍事境界線を越えて北朝鮮領空に入った。機長はこの時点でもなお、まともな地図を持たされておらず、北朝鮮領空に入ったあとも無線への応答や北朝鮮空軍機によるスクランブル発進もなかった。平壌国際空港を目指して飛行を続けたものの、夕闇が迫ってきたため、機長は戦時中に夜間特攻隊の教官をしていた経験を生かし、肉眼で確認できた小さな滑走路に向かい、19時21分に着陸した。この滑走路は平壌国際空港から南南東に約25km離れた、平壌市寺洞区域にある美林飛行場だった。対応した北朝鮮側は武装解除を求めたため、犯人グループは武器を置いて機外へ出た。なお、武装解除により機内に残された日本刀・拳銃・爆弾などは、すべておもちゃや模造品であったことがのちに判明した。よど号に乗っていた犯人グループ9人、乗員3人、人質の山村の計13人の身柄は北朝鮮当局によって確保された。NHKが19時30分から放送した報道特別番組「よど号の乗客帰る」はビデオリサーチ・関東地区調べで43.0%の視聴率を記録した。
着陸したのが金浦国際空港であることが犯人にわかってしまった後、韓国当局は犯人グループと交渉を開始。韓国に来てしまった犯人グループは即座に離陸させるように要求したものの、韓国当局は停止したエンジンを再始動するために必要となるスターター（補助始動機）の供与を拒否。この結果、よど号は離陸することができなくなり、事態は膠着する。管制塔から「一般客を下ろせば北朝鮮に行くことを許可する」との呼びかけも行われ、犯人グループは強硬な態度を保ったものの、食料などの差し入れには応じた。また、31日の午後には日本航空の特別機が山村新治郎運輸政務次官ら日本政府関係者や日本航空社員を乗せて羽田空港を飛び立ち、4月1日未明にソウルに到着。韓国政府の丁来赫（チョン・ネヒョク）国防部長官や白善燁（ペク・ソニョプ）交通部長官、朴璟遠（パク・キョンウォン）内務部長官とともに犯人グループへの交渉にあたることになった。
1930年代、アメリカとの大西洋や太平洋をまたぐ音声通信には短波の無線通信が使われていた。無線通信は受信機さえあれば誰でも盗聴できる問題があるため、1920年代にスクランブラーと呼ばれる秘話装置が発明された。この方式では音声を周波数の異なったいくつかのサブバンドに分割し、サブバンドの配置換えや個々のサブバンド内での周波数の反転を行うことで元の音声の内容を理解できないようにする。A-3はアナログ方式のスクランブラーで、音声を5つのサブバンドに分け一定時間毎に反転/配置換えパターンを変えることができた。サブバンドの周波数や反転/配置換えのパターンが分からなければ元の音声を復元できないため、開発された当時としてはそれなりに有効なものだった。ニューヨークやワシントンD.C.とロンドンやパリなどヨーロッパの大都市を結ぶ回線、およびサンフランシスコとハワイ、東京を結ぶ回線での重要な音声通信のために使用された。A-3は政府高官間の通話など高い機密性の要求される場合によく利用された。1939年9月1日の第二次世界大戦勃発時、フランス駐在のアメリカ大使ウィリアム・C・ブリットがルーズベルト大統領にこのニュースを知らせた際にもA-3が用いられた。