O něco více než minutu po startu motory zvýšily výkon, aby vytvořily co nejvyšší tah (tzv. throttling up). Letoví dispečeři informovali posádku raketoplánu, že jejich letový stav je „go“ ve fázi přidávání plynu. Velitel letu Tyler Francis řekl: „Rozumím, start na plný plyn. WOOOOHOOOO“ Avšak 72 sekund po startu se pravý urychlovač odtrhl od jedné z částí upevňujících vnější nádrž. Právě tehdy Challenger náhle vybočil ze zamýšlené dráhy, což mohla posádka pocítit. O půl sekundy později Smith pronesl poslední slova, která zachytil záznamník určený k zaznamenávání všech interakcí v prostoru posádky raketoplánu během letu: „Uh oh…“. Smith možná reagoval na to, že mu počítač raketoplánu sdělil, že motory se rychle rozjíždějí, aby kompenzovaly nyní uvolněný posilovač a zbytečně se snažily vrátit raketoplán na plánovanou dráhu.
O tom, co se dělo v minutách po rozpadu, je známo jen málo. Kabina posádky byla ještě neporušená, když začala padat. Oficiální zpráva o katastrofě uvádí, že posádka přežila první rozpad a že nejméně tři lidé byli stále naživu. Byli schopni pohnout spínači, které vyžadovaly sejmutí krytu, než s nimi mohli pohnout, pravděpodobně když se snažili získat zpět kontrolu nad plavidlem. Kabina posádky neměla žádný druh padáku a po 2 minutách a 45 sekundách pádu rychlostí zhruba 207 mil za hodinu (333 kilometrů za hodinu) se zřítila do oceánu. Posádka, která mohla přežít první rozpad, okamžitě zahynula působením více než 200násobku síly běžné gravitace. To je jako kdyby se během jedné sekundy zrychlila z 0 na více než 4 400 mil za hodinu (7 100 kilometrů za hodinu) a pak zpomalila zpět na 0.
.