На второй минуте полета экипаж сообщил на землю о сильном хлопке в одном из двигателей. На табло загорелась надпись "пожар", а самолет начал сильно вибрировать. Ситуация усугубилась тем, что пилоты не понимали, какой именно двигатель объят пламенем: на пульте бортинженера одновременно сработало 11 индикаторов неисправностей двигательных установок, что затруднило распознавание истинной причины. Самолет начало кренить вправо, но экипаж справился с креном отклонениями элеронов и руля направления. Набор высоты пришлось прекратить, в тот момент самолет не достиг и трех тысяч метров.

Так как пилоты не знали точно, какой из двигателей горит, командир корабля решил отключить второй. Спустя 12 секунд, бортинженер понял, что отключен не тот двигатель и попытался его перезапустить. События развивались стремительно: в течение следующих десяти секунд командир и бортинженер определили, что левый двигатель работает, средний выключен, а правый горит. Первый пилот включил систему пожаротушения двигателя, но в панике забыл закрыть топливный кран.

В горячий двигатель одновременно поступали пена и керосин, из-за чего огонь только сильнее разгорался. Через несколько секунд пожар распространился в полость пилона, оттуда в задний технический отсек, а затем и на соседний двигатель. С этого момента Ту-154 летел с выпущенными шасси и с пожаром в хвостовой части фюзеляжа. Экипаж начал выполнять аварийный заход на посадку, но самолет уже был неуправляем. Спустя три минуты он врезался в землю на скорости 420 километров в час.