Sağ katı roket güçlendiriciyle ilişkili bir O-ring, fırlatma sırasında soğuk hava sıcaklıkları nedeniyle başarısız olduğunda meydan okudu. Hata, mekiğin kalktıktan 73 saniye sonra parçalanmasına neden oldu.
Beklenmeyen derecede soğuk olan Ocak sıcaklıkları, roket güçlendirici O-ring'in kırılgan olmasına neden oldu. Challenger'ın O halkası arızalandığında, motordan gelen basınçlı gaz kaçtı ve yakıt deposunu etkiledi. Bundan sonra, sağ katı roket güçlendirici ayrıldı ve yakıt deposu arızalı. Yörünge, bu başarısızlıktan kısa bir süre sonra parçalandı.
Arama kurtarma operasyonları sonradan mürettebat bölümünü okyanustan kurtardı. Mürettebat bölmesinde kaçış mekanizması yoktu, ancak araştırmacılar kişisel hava paketlerinin kullanıldığını ve bazı kontrol anahtarlarının alışılmış konumlarından çıkarıldığını keşfetti. Bulgular, mürettebatın bir kısmının dağılmadan sonra hala canlı ve bilinçli olduğunu gösterdi. Mürettebat bölümü okyanusa 200 mil /saatin üzerinde bir hızla çarptı; su ile olan etkisinin hayatta kalamaması.
ABD'nin uzay programı Challenger felaketinden sonra 32 ay boyunca durduruldu, trajediyi araştırmak ve gelecek için düzeltmeler yapmak üzere bir komisyon kuruldu. Soruşturma, O-ring üreticisinin Morton Thiokol'un kusurun farkında olduğunu ancak bilgi üzerinde hareket etmediğini keşfetti. NASA ayrıca başarısızlık potansiyeli konusunda uyarıldı, ancak uyarıları yoksaydı.
