A felszállás után alig több mint egy perccel a hajtóművek teljesítményét növelték, hogy a lehető legnagyobb tolóerőt produkálják (úgynevezett throttling up). A repülésirányítók tájékoztatták az űrsikló legénységét, hogy a repülési státuszuk a “go” a throttle-up szakaszban. Tyler Francis parancsnok így szólt: “Vettem, indulás gázadásra. WOOOOHOOOOOO” 72 másodperccel a felszállás után azonban a jobb oldali gyorsítórakéta leszakadt a külső tartályhoz csatlakozó egyik alkatrészről. Pontosan ekkor a Challenger hirtelen letért a tervezett pályáról, amit a legénység is érezhetett. Fél másodperccel később Smith kimondta az utolsó szavakat, amelyeket az űrsikló legénységi részén a repülés közbeni interakciók rögzítésére szolgáló diktafon rögzített: “Uh oh…”. Smith talán arra reagált, hogy az űrsikló számítógépe közölte vele, hogy a hajtóművek gyorsan mozognak, hogy kompenzálják az immár meglazult gyorsítórakétát, hasztalanul próbálva az űrsiklót visszaterelni a tervezett pályára.
A szakadás utáni percekben történtekről keveset tudunk. A legénységi kabin még ép volt, amikor zuhanni kezdett. A katasztrófáról szóló hivatalos jelentés szerint a legénység túlélte az első leszakadást, és legalább három ember még életben volt. Képesek voltak mozgatni a kapcsolókat, amelyekről azonban le kellett húzni a fedelet, mielőtt mozgatni tudták volna őket, valószínűleg akkor, amikor megpróbálták visszaszerezni az irányítást az űrhajó felett. A legénységi kabinban nem volt semmiféle ejtőernyő, és 2 perc 45 másodperces zuhanás után nagyjából 207 mérföld/óra (333 kilométer/óra) sebességgel az óceánba csapódott. A legénység bármely tagja, aki esetleg túlélte az első szakadást, a normál gravitációs erő több mint 200-szorosának hatására azonnal meghalt. Ez olyan, mintha 0-ról több mint 4,400 mérföld/órára (7,100 kilométer/óra) gyorsulna, majd egy másodperc alatt visszalassulna 0-ra.