哥伦比亚号于2003年1月16日发射，但在发射过程中发生了一个小事故。发射后约80秒，一块泡沫以每秒686至922公里的相对速度撞上了哥伦比亚号左翼的碳纤维增强碳面板。发射后43分钟，哥伦比亚号完成了轨道进入。虽然飞船受损，但安全评估人员和地面控制中心并没有给宇航员反馈，要求他们继续飞行。

任务完成后，时间来到2003年2月1日，哥伦比亚号准备再入大气层，进入着陆阶段。全体乘员准备就绪后，哥伦比亚号脱离轨道，成功实施脱轨燃烧。大约两分钟半后，哥伦比亚号在120公里的高度进入大气层。进入大气层后，“进入界面”系统开始工作，传感器开始工作。此时传感器记录显示，左翼的应变大于正常值，但这个数据只记录在内部记录仪中，并没有传输到机组和地面控制中心。与此同时，左翼上的阻力增加，轨道飞行器开始向左偏航。然而由于轨道器飞行控制系统的校正，没有人注意到这一点。
哥伦比亚号，我们可以隐约看到左翼的碎片。随着传感器报告的温度继续上升，左翼阻力继续将轨道器向左移动，直到副翼无法进行配平修正，轨道器的反作用控制系统开始工作，试图修正方向。这时机组人员在着陆时感觉到不对劲。哈斯班开始呼叫地面控制中心，但高速半坠状态使空气电离，电子信号无法有效传输。然后飞船开始失控，弹道轨迹变得很陡，阻力增大。飞船以超过15马赫的速度飞行，进入每秒30 ~ 40°水平旋转的状态。
这让所有船员的加速度瞬间从0.8g提升到3g。虽然这不会使专业飞行员丧失能力，但会影响他们的意识和定向能力。下午最后两点，飞船解体，所有记录消失，大量飞船碎片散落在空中。