Экипаж 101 авиаотряда 14 ноября прибыл в а/п Ереван, где на борт были загружены два редуктора двигателей АИ-20. Затем самолет прибыл в а/п Баку, где экипаж остался на ночевку. 15 ноября на борт были загружены еще три аналогичных редуктора. Общий вес груза составил 1 366 кг. На борту в качестве сопровождающих находились двое представителей Запорожского моторостроительного завода.
    Взлет произведен в 14:08. После набора высоты экипаж занял эшелон 2 100 м. После установки связи с диспетчером расширенного района аэропорта (РРА) а/п Минеральные Воды экипаж получил разрешение на пролет до Ростова-на-Дону. При этом экипаж, имевший прогноз погоды только до Минеральных Вод, прогноз до Ростова-на-Дону не запрашивал, а диспетчер наличие на борту прогноза не уточнил. В 18:00 экипаж запросил разрешения у службы движения а/п Ростов на вход в его зону на эшелоне 1 500 м без указания причины замены эшелона. Диспетчер дал указание оставаться на эшелоне 2 100 м. Возражений от экипажа не последовало. Последняя связь экипажа была в 18:05 с экипажем самолета Ил-14 №1505. В дальнейшем экипаж на связь не выходил и на запросы не отвечал.
    Позже обломки самолета были обнаружены в поле в 10 км севернее села Изобильное. Установлено, что полет самолета до столкновения с землей проходил с курсом 250-270° (по расположению частей самолета). Это направление отличается от курса трассы на 50-60°. На расстоянии 850 м от места падения фюзеляжа обнаружена левая половина стабилизатора. Далее по пути движения самолета находились верхняя обшивка правой плоскости крыла и части элеронов (на расстоянии 250 и 180 м соответственно), а также правая ОЧК и правая часть стабилизатора. Самолет столкнулся с землей почти вертикально с работающими двигателями, взорвался и сгорел. Признаков смещения груза не обнаружено (отсутствуют повреждения на внутренних элементах конструкции грузовой кабины, расположение груза на месте катастрофы соответствует размещению в самолете при погрузке). Следов поражения грозовым разрядом и пожара в воздухе также не обнаружено. Катастрофа произошла около 18:20.
    Прогноз погоды с 15:00 до 21-00, который не был передан экипажу, предусматривал: облачность 6-9 баллов, слоисто-дождевая, разорвано-дождевая, высотой 300-600 м с понижением на участке Белая Глина-Ростов до 100-200 м, верхняя граница 3-4 км, дождь, видимость 4-10 км, местами 2-4 км, дымка. В облаках выше 2 000 м обледенение, болтанка.
    Этот прогноз погоды в дальнейшем не оправдался. Он не предусматривал пересечение холодного фронта на трассе полета и сопровождающую его грозовую деятельность и сильную болтанку при полете в кучево-дождевой облачности. Прогнозировался ветер западного направления со скоростью 50 км/ч, который в действительности достигал скорости 85 км/ч на эшелоне полета. На участке трассы Ставрополь-Белая Глина прохождение фронта сопровождалось грозовой деятельностью с сильным ливневым дождем и шквалами. Фронт продвигался в сторону Ставрополя со скоростью 60-70 км/ч и пересекался с самолетом Ли-2 в 18:15 в районе села Изобильное, где и произошла катастрофа. По показаниям очевидцев, в это время в районе происшествия наблюдались ливневый дождь, сильный порывистый ветер скоростью до 20 м/с и отблески молний на северо-западе.