В 21:07 экипаж произвел взлет с полевого учебного аэродрома Малая Виска для перелета на базовый аэродром КШВЛП в Кировограде. На борту находились пять членов экипажа и шесть служебных пассажира – один инструктор, три слушателя ШВЛП и два сотрудника ШВЛП. Самолет пилотировал слушатель. Пилот-инструктор (командир 2 АЭ) занимал правое сиденье.
    Погода резко ухудшилась. В 21:00 она была следующей: облачность 5 баллов, средняя, дымка, видимость 5 км, а уже в 21:13 – сплошная разорвано-слоистая облачность высотой 130 м, горизонтальная видимость 2 км. Измерения высоты облачности проводились с КДП, т.к. на СКП в ночное время инструментальные измерения организованы не полностью и производятся не систематически.
    К моменту прибытия на ДПРМ диспетчер КДП передал экипажу об ухудшении погоды: «Ожидаем туман», «У нас видимость портится», «Сию густая дымка, облачность 130 м по прожектору, сплошная пелена». Пилот-инструктор передал: «Понял, вот я сейчас зайду посмотрю – потом будет яснее еще».
    Пройдя ДПРМ в 21:15 на 1 200 м, экипаж перешел на связь с СДП и приступил к снижению по установленной схеме пробивания облачности с МКпос=156°. Со старта передали: «высота облачности по прибору 130м, видимость на старте около 2 км, ветер 100° 5 м/с, порывы до 8 м/с, давление 749,4». После завершения самолетом № 71229 четвертого разворота на высоте 300 м, в 21:29 произвел посадку самолет Ли-2 №54994. После посадки командир Ли-2 доложил на СКП, что высота облачности – 80 м. Однако это сообщение не было услышано ни экипажем Ли-2 №71229, ни диспетчером СКП из-за одновременной работы микрофонами экипажа приземлившегося самолета и диспетчера СКП, дававшего этому экипажу указания о порядке сруливания с ВПП.
    После пролета ДПРМ в облаках пилот-инструктор взял управление на себя. После доклада экипажа о пролете ДПРМ и выпуске шасси диспетчер СКП разрешил посадку. Экипаж дал подтверждение. Это была последняя связь с экипажем. Самолет найден правее БПРМ на удалении 400 м от линии посадочного курса разрушенным. Расследованием установлено: при снижении на БПРМ, надеясь с высоты порядка 130 м перейти на визуальный полет, Фролов отвлекся от пилотирования по приборам. На высоте 80 м бортрадист доложил экипажу: «высота 80, ближней нет». В это время пилот-слушатель, пытаясь прекратить снижение, взялся за секторы управления двигателями с целью увеличения их мощности. Однако пилот-инструктор отстранил его руку с секторов управления, дав понять, чтобы он не вмешивался в управление, и продолжил дальнейшее снижение, несмотря на громкие и четкие доклады бортрадиста «60 метров, ближней нет» и «40 метров, ближней нет». По показаниям слушателя, в этот момент он по авиагоризонту определил большой правый крен (порядка 20°), взялся левой рукой за штурвал и начал выводить самолет из крена. Пилот-инструктор выругался и тоже стал выводить самолет из крена, но последовал удар.
    В 21:32 самолет ударился о землю правой плоскостью, затем правой опорой шасси, мотором и носовой частью фюзеляжа и потерпел катастрофу. Пилот-инструктор, а также бортмеханик-инструктор и бортмеханик-стажер погибли на месте. Бортрадист-инструктор и пилот-слушатель получили тяжелые ранения (последний скончался в больнице 06.02.1963). Трое служебных пассажиров были тяжело ранены и трое – легко ранены. Один из них – стартовый фельдшер, превозмогая боль, в темноте нашел среди обломков самолета сумку с медикаментами и оказал всем выжившим первую помощь.
    За 2-3 минуты до происшествия погода еще более ухудшилась: по измерениям на КДП – облачность 10 баллов разорвано-слоистая, высотой в районе КДП 110 м (в районе БПРМ с МКпос=156°, по данным экипажа Ли-2 №54994, около 80 м при видимости около 2 км). Такое резкое изменение погоды усложнило заход на посадку на последней прямой. Разница в высоте облачности явилась для экипажей неожиданной и дезориентировала их при заходе на посадку в СМУ ночью.
    Упорное снижение пилотом-инструктором при отсутствии видимости стартовых огней и земных ориентиров может быть объяснено тем, что он все-таки надеялся выйти на визуальный полет, т.к. перед ним с 3-х минутным интервалом произвел посадку однотипный самолет. Разворот самолета вправо из-за крена и наличия угловой скорости вызвал быстрое отклонение стрелки СУП АРК-5 и курсовой стрелки СП-48 влево с такой же угловой скоростью, что могло быть ошибочно воспринято пилотом-инструктором за пролет БПРМ.
    Прогноз погоды с 21:00 до 24:00 не оправдался. Штормовое предупреждение, составленное в 21:00 на период с 21:30 до 24:00 также не оправдалось, хотя и предполагало ухудшение погоды. Фролов по своей технике пилотирования и опыту летной работы присвоенному ему минимуму погоды 1/1 днем и ночью соответствовал.
    Системы ОСП и СП-50 работали нормально. Радиолокационного контроля с земли не было по причине выхода из строя РСП-6 16.12.1962. На момент происшествия РСП-6 так и не была введена в строй.