在固体大火箭的内部，临时形成了一层铝氧化物熔渣，等于是自带一定的密封隔热性质，但是这层熔渣并不稳定，遇到猛烈的振动就会自然脱落。因此过去发射，固体大火箭没有严重泄漏高压高温燃气其实都是偶然的，最终出问题才是必然的。一旦固体大火箭的高温高压燃气泄漏，就会严重的干扰和加热旁边和易拉罐一样薄弱的大型燃料箱，让里面的低温液氧和液氢迅速沸腾膨胀，超过外壳的压力承受极限爆裂，早晚会引发系列大爆炸。而在1986年1月29日的发射当天，本来一向炎热的佛罗里达州的卡纳维拉尔角，气温居然下降到了零下5摄氏度。在空旷的发射架上，实际气温更下降到零下十几度。本来就很脆弱的橡胶密封圈在低温下基本失效。两名参与制造固体火箭的工程师事先提出了警告。但是该公司的上层并没有接纳这些建议，最终发射还是被放行。两名工程师甚至认为整个飞行体一开始点火就会炸在发射台上。

不过开始点火后似乎一切正常，当组合体飞到高度8000米，瞬间航速已达每秒677米，突破了音障。50秒钟时，地面曾有人发现航天飞机右侧固体助推器侧部冒出一丝丝黑烟，这说明密封失效的状况已经开始。52秒时，地面指挥中心通知航天飞机上的指令长将发动机恢复全速。59秒时，高度10000米，主发动机已全速工作，助推器已燃烧了近450吨固体燃料。此时，地面控制中心和航天飞机上的计算机上显示的各种数据都未见任何异常。65秒时，指令长向地面报告“主发动机已加大”。“明白，全速前进”是地面测控中心收听到的最后一句报告。第73秒时，高度16600米，航天飞机组合体突然闪出一团亮光，外挂燃料箱凌空爆炸，航天飞机轨道器本体被瞬间炸得粉碎，与地面的通讯中断，监控中心屏幕上的数据全部消失。挑战者号变成了一团大火。反倒两枚失去控制的固体助推火箭，基本没有受到爆炸的影响，包括最初肇事的那枚右侧的固体火箭。两者快速脱离火球。像2只角一样向前飞去，在第100秒时，安全官通过遥控装置将它们2个也当空引爆了。

由于挑战者号航天飞机的轨道器本体在第一次爆炸的当时已经被整体炸碎，即使乘员舱部分完整，也无法让上面的7名成员生还。大量的空中碎片整整降落了一个多小时。随后搜救展开。事后调查表面：发射时现场气温过低，发射台上已经结冰，造成固定右副燃料舱的橡胶密封环硬化、失效。固体大火箭的燃料中添加了铝粉，燃烧形成的铝渣堵住了裂缝，在明火冲出裂缝前临时替代了橡胶密封环的密封作用。不过挑战者号大限将近，另一个自然的不利要素让最后一点侥幸也不复存在。这就是在组合体飞到大约1万米的高度时，遇到了风速瞬间超过60米每秒的高空湍流，相当于5级台风的风速。引发了组合体的强烈位移和剧烈的颤振。航天飞机的尾流也瞬间成了Z形，说明这股高空强气流确实存在。猛烈风吹造成的内部振荡，让固体大火箭内部的铝渣防护层也最终脱离，高温喷流不断的喷射泄露，加热旁边主燃料罐内部的液氧，

薄弱的燃料罐在高压下瞬间破裂，数百吨液氢和液氧被瞬间点燃引发了大爆炸。其实在发射前不到30分钟，从附近万米高空飞过的一下757已经报告有剧烈湍流的存在，但是发射中心并没有当回事，最后一次机会也错过了。那么为何猛烈的爆炸没有当即摧毁2枚固体火箭。反倒把航天飞机本身炸碎了呢？按照瀚海狼山（匈奴狼山）个人的分析。在爆炸前，固体火箭和大燃料罐整体的连接已经松动，而且固体大火箭的钢外壳也比较结实。因此爆炸并没有破坏这两者，甚至最早肇事的右侧火箭都没有破损。这也说明，如果载人舱是在组合体的顶端，并且有瞬间逃逸火箭可用，那么即使发生凌空大爆炸，成员仍然有逃逸返回的可能。而航天飞机本身被当即炸碎，有两个原因：一个是挂载的位置比较低，是燃料罐大爆炸的主要威力区。另外一点可能更重要，就是航天飞机的燃料系统和燃料罐其实是一体的。燃料罐爆裂爆炸后，也瞬间把航天飞机轨道器自身内部的液氧和液氢也一起引爆了。等于爆炸同时在轨道器内部发生，这样的挑战者号，绝无逃出升天的可能。