Op iets meer dan een minuut na de lancering, verhoogden de motoren hun vermogen om de hoogst mogelijke stuwkracht te produceren (bekend als throttling up). De vluchtleiders informeerden de shuttle bemanning dat hun vluchtstatus “go” was in de gas-up fase. De vluchtcommandant Tyler Francis met “Roger, go at throttle up. WOOOOHOOOOOO” Echter, op 72 seconden na de liftoff, trok de rechter booster weg van een van de onderdelen die aan de externe tank waren bevestigd. Op dat moment week de Challenger plotseling af van zijn beoogde koers, wat mogelijk gevoeld is door de bemanning. Een halve seconde later zei Smith de laatste woorden die werden opgepikt door de recorder, ontworpen om alle interacties in de bemanningsruimte van de shuttle tijdens de vlucht op te nemen: “Uh oh…”. Smith kan gereageerd hebben op de computer van de shuttle die hem vertelde dat de motoren snel in beweging kwamen om te compenseren voor de nu losse booster in een nutteloze poging om de shuttle terug op de geplande weg te krijgen.
Weinig is bekend over wat er gebeurde in de minuten na de breuk. De bemanningscabine was nog intact toen het begon te vallen. Het officiële rapport over de ramp zegt dat de bemanning de eerste breuk overleefde en dat ten minste drie mensen nog in leven waren. Zij waren in staat schakelaars te bewegen die eerst moesten worden ontgrendeld, waarschijnlijk toen zij probeerden de controle over het vaartuig terug te krijgen. De bemanningscabine had geen parachute en stortte in de oceaan neer na een val van 2 minuten en 45 seconden met een snelheid van ongeveer 207 mijl per uur (333 kilometer per uur). Bemanningsleden die de eerste breuk hadden kunnen overleven, stierven onmiddellijk met meer dan 200 keer de kracht van de normale zwaartekracht. Dit is alsof je van 0 naar meer dan 4.400 mijl per uur gaat en dan weer afremt tot 0, alles binnen een seconde.