Na nieco więcej niż minutę po starcie, silniki zwiększyły moc do produkcji najwyższej siły ciągu możliwe (znany jako throttling up). Kontrolerzy lotu poinformowali załogę wahadłowca, że ich status lotu to „go” w fazie throttlingu. Dowódca lotu Tyler Francis powiedział: „Zrozumiałem, idź na przepustnicę. WOOOOHOOOOOO” Jednak w 72 sekundy po starcie, prawy booster oderwał się od jednej z części mocujących zbiornik zewnętrzny. Właśnie wtedy Challenger nagle zszedł z zamierzonego toru lotu, co mogło być odczuwalne przez załogę. Pół sekundy później Smith wypowiedział ostatnie słowa, które wychwycił rejestrator przeznaczony do zapisu wszystkich interakcji w strefie załogi wahadłowca podczas lotu: „Uh oh…”. Smith mógł zareagować na komputer wahadłowca, który poinformował go, że silniki poruszają się szybko, aby skompensować teraz poluzowany wspomagacz w bezużytecznej próbie powrotu wahadłowca na zaplanowaną ścieżkę.
Niewiele wiadomo o tym, co działo się w ciągu kilku minut po rozbiciu. Kabina załogi była jeszcze nienaruszona, gdy zaczęła spadać. Oficjalny raport z katastrofy mówi, że załoga przeżyła pierwsze rozbicie i że co najmniej trzy osoby nadal żyły. Byli oni w stanie poruszyć przełącznikami, które wymagały ściągnięcia osłony przed ich poruszeniem, prawdopodobnie gdy próbowali odzyskać kontrolę nad statkiem. Kabina załogi nie miała żadnego rodzaju spadochronu i roztrzaskała się o ocean po tym, jak spadała przez 2 minuty i 45 sekund z prędkością około 207 mil na godzinę (333 kilometrów na godzinę). Każda załoga, która mogła przeżyć pierwsze rozbicie, zginęła natychmiast z siłą ponad 200 razy większą niż normalna grawitacja. To tak, jakby przejść od 0 do ponad 4 400 mil na godzinę (7 100 kilometrów na godzinę), a następnie zwolnić z powrotem do 0, a wszystko to w ciągu jednej sekundy.