Руйнування викликано пошкодженням ущільнювального кільця твердопаливного прискорювача при старті. У бік зовнішнього паливного бака почав бити реактивний струмінь. Миттєвого вибуху всього палива не відбулося. Бічні прискорювачі вціліли і деякий час літали навколо, поки не були знищені командою із Землі. Вибух шатла відбувся в 11:39. Астронавти не мали можливості пережити удар житлового відсіку об поверхню води на швидкості 333 км/год, коли перевантаження сягнуло 200g.

Уламки корабля впали в Атлантичний океан. Із дна Атлантики підійняли численні фрагменти космічного човника, в тому числі і кабіну екіпажу. Хоча точний час загибелі екіпажу невідомий, експертам вдалося встановити, що три його члени пережили етап руйнації шатла та усвідомлювали події, що відбувалися навколо них - вони встигли ввімкнути персональні прилади подачі повітря. Оскільки ці прилади подавали повітря не під тиском, під час розгерметизації кабіни екіпаж найімовірніше знепритомнів.

Серед екіпажу на кораблі перебувала Кріста Маколіфф, перший учасник проекту "Учитель в космосі". Засоби масової інформації висвітлювали катастрофу з небувалою масштабністю: одне з досліджень показало, що 85% опитаних американців дізналися про катастрофу протягом години після нього.

Після катастрофи програму шатлів згорнули на 32 місяці. За дорученням президента США, Рональда Рейгана, для розслідування аварії, було створено спеціальну комісію.