Экипаж 170 летного отряда выполнял АХР по внесению минеральных удобрений на поля колхоза им. К. Маркса Курского р-на Курской области с базового аэродрома Курск.
    Утренние полеты экипаж начал в 08:45. До обеда выполнено 12 полетов. После обеда (с 13:10 до 14:00) экипаж произвел 13-ый взлет с МК=60° в 14:16. Все взлеты в этот день выполнялись не от начала ИВПП (длина 1 520 м), а на удалении 540 м от ее начала. В направлении взлета с курсом 60°, на расстоянии 900 м от конца ИВПП начинается постепенное повышение местности с лесным массивом (в районе падения самолета превышение над уровнем ВПП 35 м). Взлет производился на режиме работы двигателя несколько больше номинального (Рк=950 мм рт.ст., n=2100 об/мин) с отклоненными на 20° закрылками при боковом ветре слева под углом 60° со скоростью 6 м/с. Взлетный вес и центровка не выходили за установленные ограничения.
    В процессе набора высоты до 50 м, по заявлению экипажа, вертикальная скорость набора стала уменьшаться с 1,7 м/с до 0,5 м/с, а приборная скорость полета уменьшилось до менее 120 км/ч. У экипажа создалось впечатление, что при нормальной работе двигателя и нормальных показаниях приборов не хватает тяги для сохранения профиля полета с набором высоты. Такое уменьшение скорости набора высоты и скорости полета, согласно аэродинамическому анализу ГосНИИ ГА, при нормально работающем двигателе на номинальном режиме и данном полетном весе (5 174 кг) возможно только при переводе самолета после отрыва в набор высоты на углах атаки ~ 15-16° при скорости полета 85 км/ч. Продолжая полет на этом режиме по горизонту на высоте 40-50 м по высотомеру и оказавшись над лесным массивом с истинной высотой полета над препятствиями 10-15 м, КВС дал полностью вперед сектор газа и довыпустил закрылки на угол 37°. Увеличение мощности двигателя до взлетного не могло преодолеть дополнительного сопротивления от почти выпущенных закрылков, что привело к потере скорости и снижению самолета. Видя непосредственную угрозу столкновения с лесом, КВС начал разворачивать самолет вправо, в сторону принижения рельефа. Однако в процессе отворота, теряя скорость и высоту, самолет задел правой полукоробкой крыльев за дерево высотой 20 м. Пролетев еще 100 м, с углом 60-70° он упал в лес на левую полукоробку крыльев и загорелся. Получивший ранения средней тяжести второй пилот с помощью подоспевших радиотехников с БПРМ вытащил из горящего самолета КВС, который от полученных ожогов скончался через 7 дней в больнице.
    Катастрофа произошла в 14:18 на удалении 1 890 м от конца ВПП и в 285 м правее ее оси. Фюзеляж самолета сгорел полностью по 15 шпангоут и обгорел до 26 шпангоута.