Лайнер вылетел из Кутаиси в 15:41. Спустя полчаса с экипажем связался диспетчер из Воронежа и сообщил о плохих погодных условиях в Московской воздушной зоне. Экипажу самолета было предложено выбрать запасной аэродром. Пилоты выбрали Минеральные воды, где осуществили посадку в 18:37. Там они приняли на борт еще нескольких пассажиров до столицы. После улучшения погоды в Московской воздушной зоне экипаж получил разрешение на взлет, что и было выполнено в 20:43. На борту находилось 68 пассажиров, в том числе один ребенок. В Домодедово небо было затянуто облаками, стояла дымка, а видимость не превышала трех километров. В 22:02 Ту-104Б вошел в Московскую зону и начал медленно снижаться. Через 21 минуту лайнер достиг высоты 400 метров и начал выполнять третий разворот.  

В 22:26 от диспетчера было получено указание сделать четвертый разворот. В результате маневров лайнер отклонился вправо на 10-15 градусов. При последнем развороте отклонение составило 30-45 градусов. В итоге крыло самолета зацепило землю в 135 метрах от торца взлетно-посадочной полосы. Ту-104Б продолжил снижаться и столкнулся с землей передней стойкой шасси. После этого лайнер достиг взлетно-посадочной полосы, ударился передней стойкой шасси, носовой частью фюзеляжа и начал разрушаться. Основная часть корпуса загорелась.  

Непосредственно в момент катастрофы погибли 5 членов экипажа и 7 пассажиров. Позже в больнице скончались еще четыре человека. Общее количество жертв составило 16 человек, ранения различной степени тяжести получил 41 пассажир.