В день происшествия экипаж 385 летного отряда выполнил пять рейсов по маршрутам Вологда - Великий Устюг – Вологда – Быково – Вологда - Великий Устюг. Последний, шестой рейс №564 в Вологду выполнялся без коммерческой загрузки. Взлет был произведен в 17:32 мск. Полет по маршруту проходил на эшелоне 5 400 м.
    Фактическая погода в а/п Вологда за 16:50 (в момент принятия решения на вылет) была: облачность 10/10 слоисто-дождевая, разорвано-дождевая высотой 170 м, дымка, видимость 1 650 м, ветер 190° 4 м/с. Прогноз погоды по а/п Вологда с 18:00 до 21:00 предусматривал: облачность 10 баллов, слоисто-дождевая, разорвано-дождевая высотой 90-140 м, верхняя кромка 3-4 км, дымка, морось, в облаках умеренное обледенение, видимость 1500-2000 км с кратковременным ухудшением до 900-1400 м, ветер 170-190° 5-8 м/с. Фактическая погода а/п Вологда с 17:32 (момента вылета) до 17:55 соответствовала минимуму аэродрома (120х1500 м).
    С 17:55 видимость на ВПП, измеряемая по РДВ, стала ниже минимума – в 17:50 и в 18:10 – 1 280 м, в 18:20 - 1 080 м. В полете экипаж, приняв погоду за 17:55 и 18:10, в которой видимость на ВПП была хуже установленного минимума, в 18:13 попросил о передаче метеоусловий через каждые 5 минут и производстве наблюдений за видимостью руководителем полетов или дежурным командиром летного отряда совместно с метеонаблюдателями АМСГ.
    Заход на посадку производился по системе ОСП с МКпос=152°. Левое кресло занимал проверяющий зам. командира летного отряда. Второй пилот занимал правое кресло, КВС находился в пассажирском салоне. Диспетчер ДПК осуществлял контроль за заходом по радиолокатору «Экран Д» в пределах его возможностей (до удаления 3 км).
    В 18:25 руководитель полетов по просьбе экипажа прибыл на основной наблюдательный пункт, после чего метеонаблюдатель основного пункта наблюдения по сговору с ним и с метеонаблюдателями на БПРМ (что подтверждается записью телефонных переговоров) необоснованно перешла от инструментальных наблюдений по РДВ на визуальные наблюдения по ночным ориентирам и, несмотря на продолжающееся ухудшение видимости и неоднократные предупреждения об этом со стороны диспетчеров круга и старта, на все запросы о погоде до 18:42 передавала диспетчерам УВД ложные завышенные значения горизонтальной видимости – 1 500 м, и высоты облачности – 120 м, которые соответствовали минимуму аэродрома. При этом метеонаблюдатель основного пункта знала об отсутствии ночного ориентира с расстоянием в 1 000 м и невозможности определения визуальной видимости с промежуточными значениями между 700 м и 1 500 м. О переходе на визуальные наблюдения старшему смены АМСГ доложено не было.
    В 18:27 экипаж получил от диспетчера РЦ ЕС УВД погоду за 18:25, в которой горизонтальная видимость составляла 1 500 м и высота облачности 120 м, а также разрешение на снижение до 4 800 м, а затем до эшелона перехода. Расследованием установлено, что фактическая видимость после 18:10 продолжала ухудшаться и была: в 18:25 – 850 м, в 18:30 – 820 м, в 18:35 – 720 м, в 18:40 – 690 м. В 18:34 экипаж занял эшелон перехода 900 м, доложил об установке давления аэродрома 761 мм рт.ст. и продолжил снижение до высоты круга 500 м. После происшествия на левом высотомере ВД-10К было установлено давление 759 мм рт.ст., а на правом ВД-10К- 762 мм рт.ст. В 18:37, перед выполнением четвертого разворота, экипажу были вновь переданы те же ложные завышенные значения видимости и нижней границы облачности. Пилотировал самолет проверяющий с левого кресла. На предпосадочной прямой в кабину вернулся КВС, который находился за креслом бортмеханика. Высоту пролета ДПРМ 200 м экипаж занял на удалении 1 км от ДПРМ. ДПРМ был пройден на высоте 172 м (с учетом ошибки при установлении давления на левом ВД-10К пилотировавшего летчика – 190 м). О пролете ДПРМ экипаж информировал диспетчер круга, наблюдавший за заходом по радиолокатору. Экипаж дал подтверждение. После пролета ДПРМ экипаж увеличил вертикальную скорость снижения и уменьшил курс полета до 150°, что на удалении 2 км от ВПП привело к боковому уклонению влево на 150 м и снижение ниже глиссады на 40 м. На ВПР, при отсутствии надежного контакта с земными ориентирами, экипаж не сделал попыток ухода на второй круг. Находившийся в пилотской кабине КВС не слышал никаких команд проверяющего, кроме команды бортмеханику о засечении времени пролета ДПРМ. За 20 сек. до момента первого столкновения с деревьями экипаж предпринял энергичную попытку выйти на продолжение оси ВПП. При довороте самолета вправо обороты двигателей были уменьшены с 86% до 79%, а вертикальная скорость снижения увеличена до 4,5 м/с. За 2 сек. до столкновения с деревьями высота самолета была 35 м, правый крен 3°, руль высоты отклонился на кабрирование, вертикальная перегрузка увеличилась до 1,18 ед., вертикальная скорость оставалась около 4 м/с. На скорости 200 км/ч, с правым креном 5° и курсом 169° самолет столкнулся с верхушками деревьев на высоте 20 м. При дальнейшем движении самолет, разрушаясь от ударов о деревья диаметром до 30 см, пролетел 204 м и в 18:41 столкнулся с землей в 96 м от БПРМ, разрушился и загорелся. КВС и бортпроводница получили ранения, остальные члены экипажа погибли.
    По контрольному замеру погоды сразу после происшествия (в 18:42) метеонаблюдатель на БПРМ передала следующую погоду – туман, видимость 700 м, высота облачности 100 м. Диспетчер круга из-за отсутствия РТС контроля за снижением ВС по глиссаде обнаружить преждевременное снижение самолета не мог.