3 июля экипаж 146 летного отряда вылетел в а/п Тында для обслуживания 15-й московской геологической экспедиции, Ленгипротранса и лесопатрульных работ в Джелтулакском районе Амурской области и с 4 июля приступил к выполнению специальных рейсов. На 5 июля экипаж получил задание доставить бензин из Тынды в Усть-Нюкжу, после чего вылететь в Чару с целью доставки зам. начальника 15-й экспедиции из Чары в Усть-Нюкжу, а при полете из Усть-Нюкжи в Чару совместно с включенным в состав экипажа летчиком-наблюдателем определить результат тушения лесного пожара, произошедшего 4 июля. Получив задание, командир самолета передал план полета начальнику а/п Тында с вылетом в 03:00 мск.
    Прибыв утром 5 июля в аэропорт и не дождавшись начальника аэропорта, экипаж в 03:10 мск произвел самовольный вылет без наличия прогноза погоды по маршруту и в пунктах посадки. После взлета командир самолета пытался установить связь с а/п Зея и, не установив ее, продолжал полет. Посадка в Усть-Нюкже произведена в 04:30. Взяв две бочки бензина, экипаж вылетел в Чару в 05:10. После взлета ими была установлена связь с вертолетом Ми-4, работавшим в этом районе. Командир самолета спросил у него погоду по маршруту на Чару. Командир вертолета ответил, что погода до устья реки Хани хорошая, а верховья реки не видно, так как там мощно-кучевая облачность и идет дождь. Командир Ан-2 ответил: «Ну ладно, пойду посмотрю» и продолжил полет на Чару.
    В этот день погода по маршруту Тында – Усть-Нюкжа – Чара определялась периферией заполняющегося циклона и прохождением фронта окклюзии. В связи с этим с 3 до 9 часов на участке Усть-Нюкжа – Чара наблюдалась мощно-кучевая и кучево-дождевая облачность 6-9 баллов с кратковременными ливневыми дождями и очагами грозовой деятельности. Горы были частично закрыты облаками. По долине реки Чара и в районе а/п Чара с 3 до 6 часов наблюдалась сплошная слоисто-дождевая и разорвано-дождевая облачность высотой 500 м и ниже. После 6 часов начиналось развитие кучево-дождевой облачности до 6-8 баллов на высоте 1100-1300 м и выше. Вершины гор местами закрыты облаками.
    Прибыв в аэропорт и узнав о самовольном, и без прогноза погоды, вылете экипажа Ан-2 №09168, нач. а/п Тында мер к его возврату не принял и не сообщил о вылете в аэропорты Магдагачи и Благовещенск, в связи с чем руководство полетом этого самолета в течение всего времени полета никем не осуществлялось.
    Выйдя на поворотный пункт - устье реки Хани, экипаж продолжил полет с курсом 280° по долине реки Хани в сторону хребта Удокан на Чару. Выполняя полет под нижней кромкой мощно-кучевой облачности на высоте 1 800 м по стандартному давлению, экипаж зашёл в ливневый дождь. Около 05:52 мск (11:52 местного времени) в горизонтальном полете в ливневых осадках произошел лобовой удар о скалистую поверхность горы высотой 1 860 м (на территории Якутской АССР, в 5 км западнее высоты 1 996 м хребта Удокан). При ударе самолет взорвался, разрушился и сгорел. Находившиеся на борту КВС, второй пилот, летнаб и авиатехник погибли. Место катастрофы обнаружено с воздуха 16 июля. Части самолета были разбросаны в направлении полета (300°) на расстоянии 200 м.