До Череповца полет прошел без отклонений и в 10:31 с 19 пассажирами и 4 членами экипажа на борту рейс 613 вылетел в Сыктывкар. Согласно полученному экипажем прогнозу погоды, на маршруте полета до 14:00 ожидалась переменная мощно-кучевая и кучево-дождевая облачность с нижней границей 600-1000 метров, видимость 410 километров, грозовое положение. В самом Сыктывкаре с 12 до 15 часов прогнозировалась переменная мощно-кучевая и кучево-дождевая облачность с нижней границей 600-1000 метров, видимость 4-10 километров. Эшелон полета в плане был указан как 3000 метров.
В 10:54 с самолета доложили о визуальном пролете Вологды на заданном эшелоне (3000 м), а в 11:23 - о пролете Тотьмы на том же эшелоне и поверх облаков. В 11:51 рейс 613 установил связь с командным диспетчерским пунктом Сыктывкарского аэропорта и доложил: "3000 визуально, скорость 360, расчетное время Сыктывкар - 12:40". В 11:57 уже в Череповец (аэропорт вылета) с борта 61696 передали: "Пролет Вел. Устюга, 3000 метров визуально, скорость 370". В 12:20 экипаж вновь связался диспетчерским пунктом аэропорта Сыктывкар и запросил вход в зону аэропорта. В ответ диспетчер передал давление аэродрома, прямой пеленг в 240°, расстояние в 100 километров, а также дал указание выполнять визуальный подход на высоте 300 метров. Экипаж подтвердил получение информации.
В 12:30 диспетчер вызвал рейс 613, однако ему никто не ответил. А когда авиалайнер и в аэропорт не прибыл, то были начаты его поиски. Ил-14 искали 11 дней и ночей, пока 31 июля в 11 часов не обнаружили в Вилегодском районе соседней Архангельской области в 9 километрах к югу от Кенозеро, близ границы с Коми АССР и в 87 километрах к юго-западу от Сыктывкарского аэропорта. При ударе о землю машина взорвалась и сгорела, при этом все 23 человека на борту погибли.

При изучении обломков было отмечено, что правая плоскость крыла вместе с двигателем находилась в 70-80 метрах от фюзеляжа, а значит лайнер начал разрушаться еще в воздухе.
В ходе расследования удалось установить, что в аэропорту Череповца приняли неправильный прогноз погоды по Сыктывкару, но, не смотря сомнения в его правильности, не стали его перепроверять и передали экипажу. В свою очередь в Сыктывкарском аэропорту работники службы движения не проводили анализ погоды и не следили за ее фактическим состоянием в результате чего диспетчер не смог передать экипажу данные о погодном состоянии, одновременно не запросив у них фактическую погоду вокруг самолета. Не зная метеоусловия в районе снижения самолета, диспетчер однако разрешил экипажу визуально снижаться до 300 метров. Также на Сыктывкарскую АМСГ от станций кольца штормового предупреждения пришла информация, что наблюдается гроза, однако дежурные синоптики эту информацию не довели до диспетчерского пункта, а там в свою очередь об этом и не запрашивали.
Из-за таких нарушений относительно информации о погоде экипаж при входе в зону аэродрома неожиданно для себя столкнулся с сильной грозой и облачностью с нижней границей 600 метров. Когда диспетчер дал команду снижаться визуально до 300 метров, экипажу следовало выполнять снижение с обходом грозы. Но в данном случае пилоты не имели необходимого опыта по полетам в условиях грозы, поэтому командир экипажа в процессе снижения направил самолет прямо в грозовые облака.

Согласно выводам комиссии, катастрофа произошла непосредственно из-за входа авиалайнера в грозовые облака, где он столкнулся с мощными вертикальными потоками, которые начали воздействовать на конструкцию с колоссальными нагрузками. В какой-то момент структура планера не выдержала перегрузок и начала разрушаться. Машина потеряла управление, после чего рухнула в лес и взорвалась.
Главной причиной возникновения такой ситуации стало то, что работники диспетчерской службы аэропорта Сыктывкар и экипаж борта 61696 грубо нарушили требования НПП ГА-58 и "инструкцию по организации и руководству движением самолетов на воздушных трассах СССР" по части обеспечения безопасности полетов в условиях грозы, а сотрудники АМСГ в Сыктывкаре некачественно организовывали метеообеспечение, а также нарушали требования наставления по метеообеспечению гражданского воздушного флота.

В результате нагревшиеся на солнце до высокой температуры рельсы удлинились до такой степени, что около 14 часов изолирующий стык предвходного светофора 7702 станции Крыжовка замкнулся, тем самым создав эффект ложной занятости перегона между входным и предвходным светофорами, что в свою очередь привело к загоранию красного сигнала на светофоре 7702. Молодая дежурная по станции (ДСП) Крыжовка Елена Бруйло (20 лет), увидев на табло сигнал о занятии перегона и зная, что никаких поездов в этот момент не прибывало, сделала вывод о сбое автоблокировки. Поэтому она позвонила электромеханику Николаю Кухареву, который жил в Ждановичах, и тот через несколько минут приехал в Крыжовку на мопеде. При этом, в нарушение инструкций, дежурная не сообщила о неисправности ни диспетчеру, ни дежурным соседних станций, ни даже машинистам прибывающих поездов. Тем временем, электромеханик прибыл на место, где обнаружил замыкание изолирующего стыка, о чем доложил ДСП. Тогда та вызвала работников службы пути, и к 15 часам на станцию прибыли дорожный мастер Петрик и бригадир пути Шахович. В изолирующем стыке рельсы от давления фактически сплавились, из-за чего оказалось невозможным применить гидравлический инструмент, что вынудило спиливать наплыв обычной ножовкой.
Согласно инструкции по движению поездов, при ложном красном сигнале машинист обязан остановиться у закрытого сигнала, после чего по приказу дежурного по станции проехать запрещающий сигнал и следовать до следующего светофора со скоростью не более 20 км/ч с особой бдительностью и с готовностью остановиться при необходимости. Однако такой режим движения, с учетом затянувшегося (из-за применения ручного инструмента) ремонта стыка, привел бы к задержке поездов на участке и сбою графика движения. Поэтому в нарушение инструкций электромеханик Кухарев перед прибывающими поездами вручную переключал предвходной светофор 7702 (путем переворачивания сигнального реле), а после их проезда переключал на определенное время на красный. Так к 17 часам было проведено 11 поездов.
12-м поездом стал прибывший на платформу Крыжовка в 17:00 с двухминутным опозданием пригородный поезд №548 "Олехновичи-Минск", электропоезд ЭР9п-354 (10 вагонов). Из-под его второго вагона шел дым, так как из-за жары перегрелся и задымился расположенный на нем фазорасщепитель. Поэтому помощник машиниста побежал устранять возгорание, что привлекло внимание ДСП Елены Бруйло, которая даже вышла из служебного помещения на платформу. Из-за жары, а также из-за шедших в то время два дня первомайских праздников, тысячи горожан предварительно выбрались из Минска на дачи в Крыжовке и Зеленом. Теперь же в конце дня они возвращались обратно в город. Так как пригородные поезда на данном направлении ходили относительно редко, то электропоезд был переполнен, к тому же задержка на платформе привела к еще большей давке в вагонах из-за все приходящих на платформу в это время людей. Остановочная платформа Крыжовка расположена на перегоне между предвходным и входным светофорами, том самом, на котором была ложная занятость. В свою очередь, электромеханик Кухарев, постоянно переключая светофор, к тому времени уже начал запутываться и после проследования электропоездом предвходного светофора попросту забыл перекрыть его и на нем продолжал гореть зеленый сигнал.
Тем временем к Крыжовке уже подъезжал пассажирский поезд №280 "Гродно—Орша", ведомый тепловозом ТЭП60-0390 под управлением машиниста Антона Якубовского. Незадолго до этого начальник Минского отделения Белорусской дороги Истушкин предложил новаторскую идею - обслуживать локомотивы "в одно лицо", тем самым отказавшись от помощников машиниста. По мнению Истушкина, такое решение позволило бы снизить себестоимость перевозок за счет экономии на зарплатах помощникам. Эту идею быстро одобрили, и поезд №280 с машинистом Якубовским должен был быть первым поездом на дороге, обслуживаемым "в одно лицо". Отсутствие помощника повышает нагрузку на машиниста, поэтому технически локомотив для такого режима работы должен быть полностью исправен. Однако в пути следования машинист заметил падение давления масла в дизеле, что вынудило его периодически ходить в машинное отделение. При подходе к предвходному светофору №7702, Якубовский увидел на нем зеленый (разрешающий) сигнал, тогда как на локомотивном светофоре горел красно-желтый (занятость расположенного впереди перегона, а также соответственно закрытие расположенного впереди светофора). По действующей в то время инструкции и при отсутствии каких-либо предупреждений от дежурной по станции, машинист воспринял такую разность показаний как сбой кода АЛС и, руководствуясь показаниями напольного светофора, продолжал вести поезд.
Железнодорожные пути на подходе к Крыжовке делают изгиб, поэтому поначалу пассажирский поезд никто не видел. Так как Елена Бруйло находилась в этот момент на платформе, а не на своем посту, она не могла видеть, что табло сигнализирует о приближении поезда. В 17:10 Антон Якубовский увидел находящийся впереди в 900 метрах электропоезд, но из-за кривизны пути сперва решил, что это встречный, который находится на соседнем пути. Лишь когда расстояние значительно уменьшилось, он понял свою ошибку и на расстоянии около сотни метров от пригородного на скорости 52.2 км/ч наконец применил экстренное торможение, после чего побежал из кабины в машинное отделение, так как понимал, что поезд на столь коротком расстоянии не успеет остановиться. Через несколько секунд пассажирский поезд №280 на скорости 35 км/ч врезался в хвост пригородного поезда №548. Сила удара была такова, что стоящий электропоезд массой почти 500 тонн кратковременно разогнало до скорости 13 км/ч, а два его последних вагона были смяты. В пассажирском поезде локомотив от удара развернуло поперек пути, и он загорелся, а два первых вагона сошли с рельсов.

Первыми помощь пострадавшим стали оказывать оставшиеся на платформе пассажиры, которые вручную растаскивали обломки разбитых вагонов и вытаскивали оттуда людей. Уже довольно скоро на место происшествия прибыла первая машина милиции. Следом стали приезжать машины скорой помощи, которые стали отвозить раненых в больницы Минска и Заславля. Для тушения пожара из Минска были направлены 4-я, 5-я и 6-я части, которые по прибытии на место быстро потушили тепловоз, после чего сосредоточили все силы на разборе обломков. Для вытаскивания людей и тел обшивку приходилось резать автогеном. Тела умерших складывали прямо на платформе. К утру работы по ликвидации последствий происшествия были завершены.
В результате крушения оказались разбиты до степени исключения из инвентаря 2 вагона электропоезда и тепловоз. Самые тяжелые потери были среди пассажиров электропоезда, из которых официально 19 погибло на месте, а еще трое позже скончались в больницах от больших потерь крови. Машинист Якубовский выжил, но получил повреждения позвоночника, а у пассажиров поезда №280 самыми серьезными травмами были лишь ушибы. Общее же число раненых составило 82 человека, из них у 18 были тяжелые травмы, у 30 - средней тяжести и у 34 - легкие травмы. Перерыв движения составил 12 часов 16 минут, а Минское отделение понесло убытки на 122850 советских рублей.

3 мая был арестован электромеханик Кухарев. Через 2 месяца были взяты под арест мастер Петрик и машинист Якубовский, причем последний лишь незадолго до этого вышел из больницы. Дежурная Бруйло на момент событий была беременной, поэтому с нее взяли лишь подписку о невыезде. Дело рассматривала судебная коллегия Верховного суда. 25 августа начался процесс, на котором Кухарев, Петрик, Якубовский и Бруйло обвинялись в "нарушении правил безопасности движения и эксплуатации железнодорожного транспорта, повлекшем несчастный случай с людьми в результате крушения поездов, причинение ущерба Минскому отделению дороги и значительный перерыв в движении поездов", что грозило сроком от 3 до 15 лет. А уже 14 сентября суд вынес приговор, по которому тюремные сроки получили электромеханик Николай Кухарев - 12 лет, мастер Зенон Петрик - 10 лет и машинист Антон Якубовский - 7 лет. Дежурная по станции Елена Бруйло получила 4 года условно. Свою вину на суде частично признал лишь Николай Кухарев. Вскоре все 4 участника попали под амнистию, по результатам которой их сроки были сокращены в два раза. Больше наказания никто не понес, включая начальника отделения Истушкина - автора идеи работы "в одно лицо". Сам метод эксплуатации локомотивов "в одно лицо" был прекращен сразу же после крушения.

Так прошло четыре с лишним часа, когда понадобилось переставить электровоз со 2-го (четного главного) на 7-й (парковый) путь, для чего стрелки 2 и 4 надо было вручную перевести на "минус", так как маршрут следования пересекал 1-й главный путь. Тогда в 14:51 дежурный Кукоба сорвал пломбу на курбельном ящике, после чего передал старшему стрелочнику Абрамовой курбель, чтобы перевести эти самые стрелки. Но в "Журнале осмотра путей…" Кукоба этот момент не указал. Когда перестановка электровоза была завершена, стрелочница перевела стрелку 2 в плюсовое положение (прямо) и заперла ее на замок, однако забыла про стрелку 4, которая оставалась в минусовом положении (на ответвление). Кукоба в это время был уже в "поддатом" состоянии и увидев на своем пульте, что на стрелках съезда 2/4 горят зеленые лампы (плюсовое положение), не стал спрашивать у стрелочницы, действительно ли оба стрелочных перевода установлены в это положение, вместо этого открыв выходной светофор с 1-го главного пути станции.
В это время у пассажирской платформы ожидал отправления пригородный поезд №835 "Захарово - Москва". Его выполнял электропоезд ЭР1-219 (10 вагонов), которым управляла локомотивная бригада состоящая из машиниста Ерохина и помощника машиниста Чечнева. Когда выходной сигнал со станции был открыт, электропоезд закрыл двери и отправился от платформы. В это же самое время на станцию по 2-му главному пути прибывал грузовой поезд №3522, состоящий из 22 грузовых вагонов, груженных балластом (щебнем), и ведомых электровозом ВЛ22м-1056.
В 15:07 разогнавшись уже до высокой скорости электропоезд почти выехал со станции, когда доехал до стрелочного перевода 4, по которому съехал с 1-го главного пути на ответвление в сторону 2-го пути прямо на грузовой поезд. Врезавшись в грузовой состав, головной вагон электропоезда из-за своей округлой формы лобовой части отрикошетил и отлетел в сторону, что спасло находящихся в нем людей. Второй вагон электропоезда уже плоской торцевой стенкой врезался в восьмой вагон грузового поезда, разорвав грузовой состав. Продолжая двигаться по инерции, пассажирские и грузовые вагоны начали налетать друг на друга.
В результате крушения были разрушены до степени исключения из инвентаря три промежуточных вагона электропоезда и 10 грузовых вагонов. Из-за образовавшегося завала движение было прервано на 17 часов. Всего в катастрофе погибли 18 человек, более трех десятков (по одним данным - 33, по другим - 35 человек) были ранены.

Согласно заключению комиссии, причиной крушения стало отправление пригородного поезда по неподготовленному маршруту.
Помимо дежурного по станции Кукобы и стрелочницы Абрамовой были также названы следующие виновники происшествия:
Начальник станции Купавна Кузнецов - был в курсе, что из-за плановых работ отключат стрелочные переводы 2 и 4, но не стал организовывать работу и вести контроль за ней, вместо этого уехав со станции, а когда вернулся, то не стал проверять ход работ.
Поездной диспетчер Писарева - после того как устно согласилась с выключением стрелок, не стала контролировать работу, а вместо этого направила на станцию резервный электровоз, хотя знала (по показаниям на пульте), что 3-й приемо-отправочный путь станции занят, чем значительно осложнила работу на станции.
Электромеханик Самойлов - после того, как выключил стрелки из централизации, он не стал вынимать на пульт-табло контрольные лампочки положения стрелок, из-за чего у пьяного дежурного по станции после создалось ложное мнение, что стрелки установлены в прямом направлении.
Машинист Ерохин и помощник машиниста Чечнев (локомотивная бригада электропоезда) - при следовании по станции недостаточно внимательно следили за положением остряков стрелочных переводов станции, из-за чего не заметили, что стрелочный перевод № 4 стоит на ответвление в сторону 2-го пути, то есть не по маршруту следования.

4 июля 1956 года был совершен первый полет над СССР на самолете U-2. Он стартовал с американской авиабазы в Висбадене (ФРГ) и произвел полет над Москвой, Ленинградом и Балтийским побережьем. Полет прошел удачно, самолет не был обнаружен, а система ПВО не открыла огня. Мощная фототехника, установленная на U-2, позволяла получать снимки хорошего качества и большого разрешения.
U-2 выполняли полеты на высотах, недостижимых для истребителей того времени.
Факт вторжения самолетов США в воздушное пространство СССР был зафиксирован советскими средствами ПВО. В ноте от 10 июля 1956 года правительство СССР охарактеризовало действия США как "преднамеренное действие определенных кругов США, рассчитанное на обострение отношений между Советским Союзом и Соединенными Штатами Америки", и потребовало прекратить разведывательные полеты.
Однако в январе 1957 года полеты U-2 над СССР возобновились. Самолеты начали вторгаться глубже на территорию СССР, фотографируя территорию Казахстана и Сибири. Военных и ЦРУ интересовали позиции ПВО и полигоны Капустин Яр, а также обнаруженные ранее полигоны Сары-Шаган неподалеку от озера Балхаш и Тюра-Там (Байконур). До полета Пауэрса в 1960 году самолеты U-2 вторгались в воздушное пространство СССР не менее 20 раз.
В ходе своего визита в США 10 июля 1957 года премьер-министр Пакистана Хусейн Сухраварди уведомил Эйзенхауэра о разрешении на создание в его стране секретного разведывательного подразделения, официальное соглашение о создании комплекса в Пешаваре было заключено 2 года спустя. База, расположенная в Бадабере (10 км от Пешавара), использовалась АНБ (агенство национальной безопасности) для радиоэлектронной разведки. Также пакистанская сторона одобрила использование ЦРУ аэропорта Пешавар для совершения полетов U-2 над Советским Союзом.

В рамках операции под кодовым названием Grand Slam ("Большой шлем") в конце апреля 1960 года планировался полет U-2 с пакистанской авиабазы Пешавар через Афганистан над советской территорией по маршруту Сталинабад - Аральское море - Челябинск - Свердловск - Киров - Архангельск - Северодвинск - Кандалакша - Мурманск с посадкой на норвежской авиабазе Буде.
1 мая 1960 года погода над советской территорией улучшилась, в связи с чем ранним утром пилотируемый Пауэрсом U-2C с бортовым номером 56-6693 без опознавательных знаков вылетел из Пешавара. Миновав Афганистан, в 05:35 МСК самолет-разведчик пересек границу воздушного пространства Советского Союза юго-восточней Кировабада (Таджикская ССР), находясь при этом на высоте 18-21 км и летя со скоростью 720-780 км/ч. Сделав снимки МБР (межконтинентальной баллистической ракеты) на космодроме Тюратам, летчик также совершил пролет Магнитогорска и Челябинска. Следующим пунктом маршрута был Свердловск, а точнее расположенный близ него завод "Маяк", тогда носивший название Челябинск-65 и выпускающий оружейный плутоний.
Повышенная боеготовность сил ПВО привела к почти немедленному обнаружению самолета Пауэрса, однако перехватить его самолетами-перехватчиками и высотными истребителями не удалось из-за большой высоты полета U-2.
Попытки сбить Пауэрса продолжались несколько часов. На его перехват были подняты специально подготовленные высотные перехватчики. По меньшей мере один из них не имел вооружения, но имел приказ таранить Пауэрса. Часть истребителей пытались выйти на высоту атаки за счет динамического подъема, однако их двигатели, не рассчитанные на полет в стратосфере, останавливались, не позволяя продолжать атаку.
Огонь по Пауэрсу вели несколько зенитных дивизионов. Всего по его самолету было выпущено, по разным данным, от семи до пятнадцати ракет. Однако в цель попала только одна - самая первая. В 08:53 МСК при пролете близ деревни Косулино и в районе Верхне-Сысертского водохранилища U-2 был сбит ракетой ЗРК С-75 2-го дивизиона 57-й зенитной ракетной бригады расчетом под командованием Михаила Воронова. Позиция комплекса была определена ЦРУ в ходе визита в Свердловск вице-президента США Ричарда Никсона, однако специалисты-разведчики посчитали, что его диапазон высот не превышает 18 км.
Взорвавшись позади самолета, ракета осколками поразила хвостовое оперение и двигатель самолета (либо, по некоторым данным, вызвала ударную волну, приведшую к перевороту и поломке крыльев U-2), после чего U-2 начал падать. Пауэрса зажало между приборной панелью и сиденьем, поэтому он не мог воспользоваться катапультой, не повредив ноги. Самостоятельно выбираясь из самолета, он забыл отсоединить шланг кислородной маски и едва не погиб. На высоте 10 км Пауэрс открыл фонарь кабины, а на высоте около 5 км выпрыгнул с парашютом. Самолет рухнул близ села Поварня. Сам летчик приземлился на поле у Косулино, где и был задержан местными жителями. При задержании Пауэрс не сопротивлялся.
В ходе перехвата Пауэрса был сбит МиГ-19 старшего лейтенанта Сергея Сафронова - из-за первомайских праздников система опознавания "свой-чужой" на его самолете не была перепрограммирована, и в ответчик не был введен пароль на май. Сафронов был посмертно награжден орденом Красного Знамени. Указ о награждении стал первым указом, подписанным Леонидом Брежневым в должности Председателя Верховного Совета СССР.

Фрэнсис Пауэрс предстал перед судом. Судебные слушания проходили 17-19 августа 1960 года в Колонном зале Дома Союзов. С обвинительной речью выступал лично Генеральный прокурор СССР действительный государственный советник юстиции Роман Руденко - тот, который в 1945-1946 годах выступал главным обвинителем от СССР на Нюрнбергском процессе нацистских преступников.
Обвинительное заключение за подписью председателя КГБ Александра Шелепина квалифицировало действия Пауэрса по Статье 2 Закона СССР "Об уголовной ответственности за государственные преступления", предусматривавшей смертную казнь. Утвердивший обвинительное заключение и поддерживающий государственное обвинение в суде Генеральный прокурор СССР Роман Руденко запросил суд приговорить Пауэрса к пятнадцати годам лишения свободы.
Суд приговорил Пауэрса к лишению свободы на десять лет, с отбыванием первых трех лет в тюрьме. Приговор был окончательным и обжалованию не подлежал.
10 февраля 1962 года на границе между Западным и Восточным Берлином на Глиникском мосту Фрэнсис Пауэрс был обменен на советского разведчика Рудольфа Абеля (настоящее имя Вильям Генрихович Фишер), который в 1957 году был осужден нью-йоркским судом за шпионскую деятельность и приговорен к 32 годам лишения свободы.