Etwas mehr als eine Minute nach dem Start erhöhten die Triebwerke ihre Leistung, um den höchstmöglichen Schub zu erzeugen (bekannt als „throttling up“). Die Flugkontrolleure informierten die Shuttle-Besatzung, dass ihr Flugstatus in der Drosselungsphase „Go“ sei. Der Flugkommandant Tyler Francis sagte: „Roger, Gas hochfahren. WOOOOHOOOO“ 72 Sekunden nach dem Start löste sich jedoch der rechte Booster von einem der Teile, die den externen Tank befestigen. In diesem Moment kam die Challenger plötzlich von ihrem vorgesehenen Kurs ab, was die Besatzung möglicherweise spürte. Eine halbe Sekunde später sagte Smith die letzten Worte, die von dem Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet wurden, das alle Interaktionen im Besatzungsbereich des Shuttles während des Fluges aufzeichnete: „Uh oh…“. Möglicherweise reagierte Smith auf die Meldung des Shuttle-Computers, dass die Triebwerke sich schnell bewegten, um den nun losen Booster auszugleichen, in dem vergeblichen Versuch, das Shuttle wieder auf die geplante Bahn zu bringen.
Über das, was in den Minuten nach dem Auseinanderbrechen geschah, ist wenig bekannt. Die Mannschaftskabine war noch intakt, als sie zu fallen begann. Der offizielle Bericht über die Katastrophe besagt, dass die Besatzung den ersten Abbruch überlebt hat und dass mindestens drei Personen noch am Leben waren. Sie waren in der Lage, Schalter zu betätigen, die erst nach dem Entfernen einer Abdeckung betätigt werden konnten, wahrscheinlich als sie versuchten, die Kontrolle über das Fahrzeug wiederzuerlangen. Die Mannschaftskabine hatte keinen Fallschirm und stürzte nach einem Fall von 2 Minuten und 45 Sekunden mit einer Geschwindigkeit von etwa 333 km/h (207 Meilen pro Stunde) auf den Ozean. Alle Besatzungsmitglieder, die den ersten Aufprall überlebt haben könnten, waren sofort tot, da die Schwerkraft mehr als 200 Mal so stark war. Das ist so, als würde man innerhalb einer Sekunde von 0 auf über 4.400 Meilen pro Stunde (7.100 Kilometer pro Stunde) beschleunigen und dann wieder auf 0 abbremsen.