Après un décollage parfait et une mission pleinement réussie, la navette Columbia s'est désintégrée en plein vol avec les sept membres de son équipage alors qu'elle entamait sa phase de rentrée atmosphérique, samedi 1er février 2003 à 14h00 TU. La navette se trouvait à 60 kilomètres d'altitude et volait à 20.000 km/h quand le contact a été perdu, 16 minutes avant son atterrissage prévu au Centre spatial Kennedy.

Pour expliquer la chaîne d'événements à l'origine de la désintégration de Columbia, la CAIB (Commission d'enquête indépendante) est convaincue qu'au moment de sa rentrée atmosphérique, du plasma a pu pénétrer dans la structure de la navette, alors fragilisée au niveau du bord d'attaque de son aile gauche par la chute d'un ou plusieurs morceaux d'isolant du réservoir externe de la navette au moment du décollage et provoquer sa désintégration en vol.
Ce morceau d'isolant ce serait détaché 81,7 secondes après le décollage, venant frapper le bord d'attaque de l'aile gauche de Columbia à la hauteur du panneau de carbone renforcé numéro huit du bouclier thermique.