L'avion décolla à 18 h 12 de l'aéroport international de Tokyo-Haneda en direction de l'aéroport international d'Ōsaka1. Douze minutes après le décollage, alors que l'appareil gagnait son altitude de croisière au-dessus de la baie de Sagami, une explosion se produisit au niveau de l'empennage, et l'appareil perdit une partie de sa gouverne de direction qui tomba en mer, causant une dépressurisation de la cabine et une perte totale des trois systèmes hydrauliques de l'appareil, rendant l'avion incontrôlable.
Une photographie restée célèbre prise depuis le sol montre l'appareil sans cette dérive. Les pilotes transmirent immédiatement via leur transpondeur un signal de détresse au centre de contrôle aérien de Tokyo afin que l'appareil soit autorisé à descendre et puisse disposer de vecteurs pour un atterrissage d'urgence. Les problèmes continuant, ils demandèrent d'abord des vecteurs pour retourner à Haneda, puis à la base aérienne américaine de Yokota, puis à nouveau à Haneda (au gré des errements de l'appareil, devenu quasiment incontrôlable).
L'avion se cabra et monta à plus de 7 000 mètres. Le manque d'oxygène perturbait l'équipage qui ne portait pas de masque, mais réussit néanmoins à réduire la poussée des moteurs, faisant ainsi redescendre l'appareil. Ce n'est qu'après être descendus à 4 100 m, que les pilotes indiquèrent pour la première fois au contrôle aérien que l'appareil était incontrôlable. Il survola la péninsule d'Izu puis se redirigea vers la côte et continua à descendre jusqu'à 2 100 m, avant que les pilotes ne parviennent à le faire remonter. L'appareil réatteignit 4 000 m, avant d'entamer une descente non contrôlée au milieu des montagnes, pour finalement disparaître des écrans radars à 18 h 56, à l'altitude de 2 100 m.
Durant la période précédant le crash, les pilotes s'efforcèrent de maintenir une marge d'altitude en s'aidant uniquement de la puissance des moteurs, étant donné que tous les systèmes hydrauliques servant à faire monter et descendre l'appareil via les gouvernes étaient inopérants. L'avion percuta finalement un col de montagne à la suite de cette perte de contrôle, fit un tonneau en survolant une vallée, et s'écrasa finalement sur le dos sur la montagne opposée.
Les quelque trente minutes séparant la perte de la dérive du crash furent assez longues pour que quelques passagers aient le temps d'écrire d'émouvants adieux à leurs familles.