13 января 2012 года, судно вышло из порта Чивитавеккья в Савону, следуя по своему обычному круизному маршруту "7 ночей зимнего Средиземноморья (круговой рейс из Савоны)". Последний круиз предполагал заход в порты нескольких итальянских городов, а также в Барселону и Марсель.
В 22 часа по центральноевропейскому времени, в районе посёлка Джильо-Порто на острове Джильо (регион Тоскана Италии), когда большинство пассажиров ужинали в ресторане, судно наскочило на каменный риф, получило пробоину и стало тонуть.
Полученная на камнях пробоина имела длину 53 метра и ширину до 7,3 метра. В результате было затоплено 5 водонепроницаемых отсеков, с третьего по восьмой, где находилось машинное отделение. Судно, рассчитанное на непотопляемость при повреждении 2 отсеков, затонуло.
Была организована спасательная операция, большинство пассажиров и членов экипажа были доставлены на берег.
К утру 14 января судно легло на правый борт, коснувшись дна.
На момент катастрофы на борту находилось 3216 пассажиров из 62 стран и 1023 члена команды.

По многочисленным свидетельствам, подтверждённым видеозаписями, экипаж "Costa Concordia" просто провалил спасательную операцию. Капитан Скеттино вместо начала эвакуации и подачи сигнала бедствия, спустя 15 минут после столкновения объявил, что у судна просто небольшие проблемы с генератором. Спустя полчаса пассажиры уже стояли около шлюпок, пока ещё зачехлённых, а капитан вновь сообщил о неприятностях с генератором. Лишь ближе к 11 часам, когда крен достиг 30 градусов, раздались семь коротких и один длинный гудок, означавших, что пассажирам надо покинуть судно. Началась паника, давка. Капитан Скеттино, по данным следствия, покинул судно одним из первых, так и не послав сигнала бедствия. С терпящим бедствие кораблём связалась сама береговая охрана. Лишь тогда, глубокой ночью, началась настоящая спасательная операция. Тех, кто не попал в шлюпку (четыре так и не успели спустить на воду, очевидно, из-за слишком большого крена), снимали при помощи вертолётов, когда они цеплялись за поручни лёгшего на борт лайнера. Некоторые вплавь добрались до берега, который был совсем близко.
Большинство пассажиров были доставлены на сам остров Джильо. Жители острова оказывали помощь потерпевшим крушение, приносили им еду, питьё, тёплые вещи, разместили их в местной церкви, школе и прочих зданиях.
14-15 января на лайнере были обнаружены и спасены двое молодожёнов из Южной Кореи и один итальянец - член экипажа.
На 14 января была подтверждена гибель трёх человек. Первоначально сообщалось о восьми погибших.
15 января были обнаружены тела ещё двух погибших, пожилых итальянца и испанца. Таким образом, число жертв увеличилось до пяти человек, а невыясненной оставалась судьба пятнадцати. К 16 января в списке погибших было уже шесть человек. Шестнадцать числились пропавшими без вести.
17 января список пропавших без вести увеличился до 29 человек, в том числе четыре члена экипажа. Путаница в учёте объясняется тем, что большинство спасённых - иностранцы, не владеющие итальянским языком. Вскоре спасатели нашли тела пяти погибших пассажиров. Число жертв увеличилось до 11. Пропавших без вести стало 25. Прибывшие военные моряки начали взрывами пробивать отверстия в обшивке судна, чтобы прорваться к воздушным мешкам, где могут находиться выжившие.
Ход поисково-спасательной операции неоднократно приостанавливался из-за ухудшения метеоусловий, подвижек судна и роста опасности для спасателей. В итоге, в начале февраля 2012, было объявлено о прекращении активных поисковых работ в затопленной части корабля в связи с неприемлемым риском для аквалангистов. Поиск на морском дне, на площади в 18 квадратных километров, и в не затопленных помещениях корабля продолжается.
К концу марта 2012 года обнаружены тела 30 погибших, ещё двое человек числятся пропавшими без вести. Останки последнего погибшего были обнаружены в ходе поисковых работ в ноябре 2013 года.

По заявлению начальника Управления итальянских портов Витторио Алессандро, судно отклонилось от курса и опасно приблизилось к берегу. Эксперты недоумевали, каким образом судно, проходившее этим маршрутом по 52 раза в год (раз в неделю), могло отклониться от своего курса на 3-4 мили, так близко подойти к берегу, а, получив пробоину, так быстро перевернуться. Среди имеющихся предположений - человеческий фактор и технический сбой или сочетание двух этих причин.
Капитан судна Франческо Скеттино признался на следствии, что решил подвести судно ближе к берегу острова Джильо и поприветствовать своего знакомого, бывшего капитана "Costa Concordia", проживающего на острове, как делал это неоднократно в прошлом. В злополучный вечер 13 января команда на поворот была отдана Скеттино с опозданием и судно вылетело на отмель.