Прогноз погоды также указывал, что полет будет выполняться в непростых условиях, так как между Чикаго и Канзас-Сити поперек проходил холодный фронт, сопровождавшийся прифронтовыми шквальными ветрами и грозами, из-за чего на маршруте рейса 11 ожидались мощная грозовая облачность с вершинами до 50000 футов (15000 м), сильная турбулентность и даже могли быть смерчи.
В 20:35 экипаж рейса 11 доложил о выполнении взлета, на что диспетчер вылета дал направление на Брадфорд. В 20:52 было доложено о прохождении Брадфорда на эшелоне 39000 футов (11900 м). Примерно в 21:01 рейс 11, находясь восточнее реки Миссисипи, спросил у Чикагского центра управления воздушным движением, наблюдается ли находящийся перед ними (рейсом 11) штормовой фронт на радиолокаторе в диспетчерской. Диспетчер ответил отрицательно, а через минуту дал указание переходить на связь с радарным центром в Уэверли (штат Айова).
Выйдя на связь с Уэверли в 21:02, экипаж запросил информацию для прохода грозы, на что было предложено обойти грозу с юга. Затем экипаж более детально обсудил этот вопрос с диспетчером, в ходе чего было определено, что грозу можно обойти с севера, либо юга. Радиолокатор на борту лайнера работал нормально, поэтому экипажем было принято решение обойти грозовой очаг с севера. После того, как этот обход вокруг грозы был выполнен, диспетчер в Уэверли передал рейсу 11, что если он от своей текущей позиции направиться прямо на Кирксвилл, то сможет обойти всю непогоду. Потом экипаж сообщил, что выполняет поворот и запросил разрешение следовать на Канзас-Сити. Диспетчер дал это разрешение и добавил, что попробует уточнить относительно разрешения на снижение.
Несколько минут диспетчер в Уэверли пытался связаться с центром в Канзас-Сити, но безуспешно. Тогда он сообщил об этом экипажу рейса 11, на что ему ответили: "Окей, мы, наверное, сможем связаться с ними на нашем радио. Вы хотите отправить нас дальше?" Этот радиообмен был завершен в 21:14, а в течение следующей минуты диспетчеру в Уэверли все-таки удалось связаться с Канзас-Сити, после чего он попытался выполнить процедуру передачи рейса 11, для чего несколько раз передал экипажу указание переходить на связь с Канзас-Сити на частоте 133,95 МГц. Однако рейс 11 молчал. Также в 21:15 диспетчеру в Канзас-Сити было передано, что рейс 11 находится на 10 миль (16 км) к югу, продолжая двигаться на юг. В Канзас-Сити в этом месте действительно увидели засветку, которая однако после двух-трех оборотов антенны исчезла с экрана. В этот же момент засветка исчезла и с экрана в Уэверли.
В это время близ Кирксвилла в северном направлении на высоте 26500 футов (8100 м) следовал бомбардировщик Boeing B-47 Stratojet, направлявшийся с авиабазы Форбс (Топика, штат Канзас), когда его командир вдруг увидел, как впереди и выше их позиции в ночном небе возникла яркая вспышка. Время появления вспышки было определено как 21:22, а небо в это время было ясным и без признаков турбулентности. Жители населенных пунктов Цинциннати (штат Айова) и Унайонвилл (штат Миссури) в свою очередь услышали необычные громкие шумы, а два очевидца даже наблюдали, как в ясном небе кратковременно появился огненный шар или большая вспышка. По оценке людей на земле, эти явления появились в 21:10-21:30.
По данным параметрического самописца, "Боинг" выполнял нормальный полет на высоте 39000 футов (11900 м) со скоростью 250 узлов (463 км/ч), когда в 21:15 неожиданно перешел в плавное снижение с вертикальной скоростью около 1000 футов/мин (300 м/мин), постепенно разгоняясь. Примерно в 21:16 возник кратковременный скачок вертикального ускорения с 0,78 до 1,23 g, а в 21:17, спустя 42 минуты с момента вылета и спустя 2 минуты 7 секунд с момента начала снижения, авиалайнер на скорости 274 узла (507 км/ч) уже снизился до 36800 футов (11200 м), когда у него отделилась хвостовая часть длиной 38 футов (12 м). Потеряв управление самолет помчался вниз, при этом от перегрузок у него оторвало все четыре двигателя и части крыльев. В 21:21:15-21:21:45 (согласно остановившимся часам в кабине) борт N70775 под углом 20 градусов и практически без горизонтальной скорости врезался в землю на удалении 6 миль (9.7 км) к северо-северо-западу от Унайонвилла и всего в миле (1.6 км) от государственного шоссе №5, в результате чего разрушился.
Среди обломков фюзеляжа был найден один выживший - 27-летний японский инженер Такехико Накано, но через полтора часа он умер от полученных травм.
Все летевшие в самолете 37 пассажиров и 8 членов экипажа погибли.

На протяжении значительной части маршрута полет проходил близ грозы, было признано, что погода не стала одним из факторов, тем более что все очевидцы указывали, что катастрофа произошла при ясной спокойной погоде. При этом из показаний очевидцев получалось, что лайнер начал разрушаться в воздухе в районе Сентервилла (штат Айова). В этом же месте "Боинг" исчез с экранов радиолокаторов в 21:15. В 21:10-21:30 очевидцы на земле услышали шум разрушения, а пилот бомбардировщика Boeing B-47 Stratojet увидел высоко в небе вспышку, время которой определил как 21:22. Следователи в свою очередь решили принять за время катастрофы момент начала разрушения фюзеляжа - 21:17.
Обломки самолета были разбросаны в виде узкой полосы протяженностью 40 миль (64 км), а некоторые легкие обломки унесло ветром и вовсе на 120 миль (190 км). Крупные части упали несколько плотнее, в том числе четыре основных фрагмента лайнера упали на удалении от 4 мили (6.4 км) до 6.5 мили (10 км) к северо-востоку от фюзеляжа. Так фрагмент левого крыла длиной 29 футов (8.8 м) находился в 4 милях, а законцовка и консоль левого крыла - в 6.5 милях (10 км) к северо-востоку. В полумиле к северу от 29-футового фрагмента крыла на скошенном лугу нашли горизонтальный стабилизатор с рулями высоты. Вертикальный стабилизатор (киль) с рулем направления и несколько фрагментов обшивки из хвостовой части фюзеляжа нашли в густом лесу на удалении 6 миль (9.7 км) к северо-востоку от места падения фюзеляжа. Осмотр обломков из хвостовой части обнаружил на них места пробоев, царапины, а также следы крови и человеческой плоти.
Двигатели лежали отдельно друг от друга на удалении полумили друг от друга, а ближайший к фюзеляжу лежал от него в 1.1 мили (1.8 км) к юго-западу. Двигатели врезались в землю вертикально, зарывшись в грунт, а проверка показала, что они в момент удара не крутились, либо крутились, но медленно, то есть не работали. В кабине на пульте перед командиром был обнаружен контрольный список действий при аварийной ситуации, а все три члена лётного экипажа погибли с надетыми кислородными масками. Проверка обломков не выявила на них никаких признаков пожара до разрушения, усталости металла, отказов или нарушений в работе систем, а также столкновения в воздухе с самолетом, либо каким-нибудь другим объектом. Фактически самолет просто разрушился на большой высоте.

При поисках обломков не удалось найти обломков фюзеляжа между секциями 1220 и 1440, поэтому было решено восстановить этот фрагмент самолета, причем внешнюю и внутреннюю часть монтировали на разных макетах. В результате было обнаружено, что фрагменты, как внутри, так и снаружи, становились мельче по мере приближения к точке фокуса - правому заднему туалету. Все улики свидетельствовали, что мощный взрыв, уничтоживший самолет, происходил из контейнера для использованных полотенец. Согласно экспертизе, такой взрыв мог вызвать заряд динамита.

Когда стало понятно, что причиной катастрофы стал взрыв бомбы на борту, дело передали ФБР. И вскоре следователи из ФБР вышли на одного из пассажиров - Томас Дж. Доти, который сел в самолет в самый последний момент и у которого осталась жена с 5-летней дочкой. Ранее Доти был арестован за вооруженное ограбление и теперь должен был пройти предварительные слушания. Оказалось, что незадолго до этого в Омахе он застраховал свою жизнь на $150000 - максимально возможную сумму, а в аэропорту Чикаго успел приобрести ещё одну, застраховав таким образом свою жизнь на общую сумму $300000, которые в случае смерти должны были получить вдова и дочка. Затем Доти замечали в публичной библиотеке Канзас-Сити, где он читал про использование взрывчатых веществ. Дали показания и продавцы из магазина "Pierce and Tarry Trading Post", где за несколько дней до вылета Томас купил шесть динамитных шашек по 29 центов за штуку; в Чикагском аэропорту один из опрошенных свидетелей заметил эти шашки в сумке у Томаса Доти, но по незнанию решил, что эти красно-коричневые палочки - аварийные сигнальные огни.
Когда самолет вылетел из Чикаго в Канзас-Сити, его полет поначалу проходил близ грозы в зоне турбулентности, из-за чего пассажирам, возможно, могли посоветовать оставаться на местах с застегнутыми ремнями безопасности. Когда гроза была пройдена, и полет проходил уже в спокойных условиях, Томас Доти, взяв свой портфель, прошел в правый задний туалет, где спрятал бомбу в отсеке для использованных бумажных полотенец. Через считанные минуты произошел роковой взрыв.
Несмотря на то, что ФБР не предъявило формальных обвинений Доти, страховая компания, узнав о причинах крушения, отказалась выплачивать вдове Доти сумму страховки и ограничилась возмещением уплаченных взносов на общую сумму в $ 12.50.

Утром 10 сентября 1962 года в районе Спокана стояла низкая облачность, шел дождь, а по земле стелился утренний туман, поэтому когда в 10:45 командир борта 60-0352 начал выполнять снижение для захода на посадку на аэродром Фэрчайлд, то ему пришлось вести пилотирование по приборам. Но в 11 часов метка самолета вдруг исчезла с экрана радиолокатора, а экипаж не отвечал на запросы, в связи с чем начались поиски пропавшего "Mourn 79".
В поисках приняли участие две сотни человек, которые прочесывали местность под проливным дождем, но все поначалу было безрезультатно, причем во многом это было связано с тем, что сначала самолет искали близ границы со штатом Айдахо, так как при последней связи экипаж докладывал о пролете Бланшара. Но когда опросили живущих в том регионе жителей, то все заявляли, что не слышали никакого шума от падения самолета. Лишь во второй половине дня в кабинете шерифа Спокана раздался телефонный звонок от жителей Северного Спокана. Группа охотников проходила у подножья горы Кит-Карсон (высота 5271 фут (1607 м)), когда вдруг увидела на горе дым, после подъема к которому стало понятно, что разбился самолет. Вскоре на место происшествия прибыли военные и шериф, которые определили в обломках пропавший танкер.
В 11:05 утра летящий сквозь туман "Боинг" зацепил деревья на северном склоне горы, а затем врезался в землю на высоте около 4400 футов (1340 м), на 800 футов (240 м) ниже вершины) и на удалении 20 миль (32 км) к северо-востоку от Спокана. Находящееся на борту топливо сдетонировало, после чего взрыв и возникший пожар уничтожили самолет. Все 44 человека на борту погибли.

Существовали две схемы подхода к аэродрому Фэрчайлд со стороны запада, которые достаточно близко проходили друг от друга. Но на одной схеме самолет должен был обходить горы, а минимальная безопасная высота была указана как 4500 футов (1370 м). Другая схема предусматривала пролет прямо над горами, но и безопасная высота на ней была указана уже как 8000 футов (2440 м). У экипажа были обе эти схемы, но напечатанные на разных сторонах одного листа. Возможно, что экипаж запутался в них и выбрал более короткую вторую схему, но приняв безопасную высоту как на первой, которая для данного района была уже недостаточной. Когда же экипаж увидел перед собой сквозь туман гору, то из-за высокой скорости и малого расстояния не успел уклониться от опасности. Помочь пилотам мог бы установленный на борту радиолокатор, который должен был увидеть находящуюся впереди гору. Однако, по некоторым данным, этот радиолокатор на данном самолете часто отказывал, в том числе не работал в 9 из последних 11 вылетов. Возможно, что и в роковом полете этот прибор также отказал и не мог предупредить об опасности.