Экипаж 150 летного отряда, после прилета из а/п Марково в 00:58 мск и проведения предполетной подготовки в а/п Анадырь, произвел в 04:04 мск взлет для выполнения спецрейса по заявке Анадырской комплексной геологической экспедиции по маршруту Анадырь (Угольные Копи) – Анадырь (окружной) – Шаманья - Анадырь (Угольные Копи). После заправки в а/п Анадырь (окружной) экипаж в 05:01 вылетел в геологическую партию, имея на борту 26 бочек дизельного топлива (5 967 кг), двух сопровождающих груз и двух авиатехников. После окончания связи с диспетчером старта, в 05:19:15 экипаж установил связь с МДП а/п Анадырь (Угольные Копи) и получил разрешение следовать на площадку Шаманья, расположенную в 225 км от а/п Анадырь с МК=235°, на высоте 600 м по минимальному приведенному давлению. Полет проходил в простых метеоусловиях.
    В 05:19:28 от экипажа поступило сообщение: «Пожар левого двигателя, идем на вынужденную». Диспетчер МДП запросил у экипажа место вертолета. Экипаж ответил: «Траверз отметки 76, правее 26 км, у меня всё». Через 5 секунд штурман вертолета уточнил, что вертолет находится правее 13 км отметки 76. После этого связь с экипажем прекратилась.
    В 05:36 истребитель ВВС передал, что наблюдает полностью разрушенный и горящий вертолета в районе 3-ей зоны. В 06:05, вылетевший в этот район вертолет Ми-4 №38262 обнаружил место катастрофы в 61,5 км с азимутом 237° от Анадыря. Вертолет полностью разрушен и сгорел, а его части разбросаны по тундровой местности, покрытой мхом (замерзшей, но без снежного покрова), в районе озера Усатое. Все находившиеся на борту 9 человек погибли.
    На удалении 2300-2500 м по курсу полета найдены две деформированные лопатки второй ступени турбины двигателя, две деформированные лопатки соплового аппарата 3-ей ступени турбины и 4 обломка соединительного кольца 2-й и 3-ей ступеней турбины.
    Наработка обоих двигателей после последнего ремонта составляет 684 часа 50 минут.