Die Rauchwolken erschienen in einem Intervall von etwa 4 pro Sekunde und wurden ca. bei T+3 Sekunden das letzte mal registriert. Es folgte das obligatorische Rollmanöver. Nach ca. einer halben Minute wurden die Haupttriebwerke plangemäß auf 60% Schub gedrosselt um eventuelle Vibrationen abzubauen. Anschießend wurden sie auf 104% hochgefahren. Die Kamera E 207 dokumentierte, dass bei T +58,788 Sekunden erstmals eine Flamme zu sehen war. Diese fraß sich anscheinend nach und nach durch die Außenwand des Boosters. Zu diesem Zeitpunkt waren die Triebwerke auf 104%. Die Flamme trat anscheinend an der selben Stelle wie der Rauch bei T + 0,678 Sekunden auf. Etwa zur selben Zeit traten erstmals Unterschiede in den Telemetriedaten der NASA auf, welche sich auf den Druck der Booster bezogen. Es war zu ersehen, dass der Druck im rechten Booster geringer war als der im linken. Der Druck sank rapide, auf Grund des größer werdenden Lecks im Tank, ab. Die daraus entstandene Stichflamme war genau auf die Oberfläche des Zusatztanks gerichtet. Nach 60 Sekunden wirkten sich diese Flammen erstmals auf den Kontrollinstrumenten aus. Nach 64,66 Sekunden änderte sich die Form und die Farbe der Flamme, was darauf hinweist, dass die Aussenhülle des Zusatztanks defekt war. Zu dieser Zeit trat aus dem Tank Wasserstoff aus, was sich die Form und Farbe der Flamme ändern lies. Die Flamme hatte inzwischen offensichtlich die Halteklammer des rechten Boosters gelockert. Zu diesem Zeitpunkt zeigten die Telemetriedaten keine weiteren Besonderheiten an. 20 Sekunden später ist zwischen Orbiter und Zusatztank ein helles Licht zu sehen. Kurze Zeit später zeigen die Telemetriedaten an, dass das Druchsystem der Tanks die erforderlichen Werte nicht mehr einhalten kann. Die Telemetriedaten zeigten an, dass sich das Loch schnell vergrößerte. Kurze Zeit später lief flüssiger Wasserstoff an der Außenwand der Zusatzrakete endlang, welches sich entzündete. Zu diesem Zeitpunkt hatten sich die Triebwerke aller Raketen bereits automatisch abgeschaltet. Wenige Millisekunden später brach die Fähre auseinander und verschwand in einer riesigen Rauchwolke. Nacheinander tauchen nun Cockpit, Booster, Flügel und andere Teile aus der Rauchwolke auf. .

Die Bergung
An der Suche und der Bergung der Wrackteile der Challanger nahmen 22 Schiffe, 33 Flugzeuge und 6 U-Boote teil. Das Suchgebiet lag im Golfstrom bis zu einer Tiefe von 360 m und umfasste 160.000 km2 Meeresfläche. Insgesamt wurde etwa die Hälfte der gesamten Konstruktion wieder gefunden. Hierunter waren 45% des Orbiters, 36% des Zusatztanks (25% des Flüssigwasserstofftanks; 80% des Zwischentanks; 5% des Flüssigsauerstofftanks) und ca. 50% der Booster. Die geborgenen Teile wurden in einer speziellen Halle gemäß ihrer ursprünglichen Zuordnung wieder aufgebaut. Sie dienten vor allem der Rekonstruktion des Unfallhergangs, aber auch zur Messung der aufgetretenen Kräfte. Ausnahme hierbei waren die Booster, welche gesondert gelagert werden mussten, da sie noch unverbrannten Treibstoff enthielten.

Die Analyse
Videodokumente belegten, dass der Entlüftungsarm der Feststoffraketen nicht Ordnungsgemäß eingefangen wurde. Festgestellt wurde aber auch, dass dieser nicht bis zur Rakete zurück schwang. Er konnte somit als Unfallauslöser gestrichen werden. Die Inspektion der Halteklammern zeigte, dass bei 4 Halteklammern die Sprungfedern fehlten. Das sich diese aber nicht vor T –850 Millisekunden lösten, konnten diese ebenfalls als Unfallursache ausgeschlossen werden.

Das Shuttle ist durch dynamische Überbeanspruchung zerstört worden. Es gab keine Explosion an Bord. Somit konnte das Shuttle als Unfallursache ausgeschlossen werden. Interessant für die Analyse des Unfalls war allerdings Spuren von enormer Hitzeeinwirkung und von starkem Abrieb am rechten Seitenruder, so wie an den rechten Landeklappen. Auf der linken Seite des Orbiters gab es kaum Beschädigungen. Die Triebwerke des Shuttles wurden ebenfalls geborgen. Auch an ihnen gab es keine Spuren einer Explosion oder anderer möglicher Ursachen.

Am Zusatztank zeigten sich am geschäumten Isoliermaterial deutliche Spuren von Hitzeeinwirkung. Die Sprengsätze, die für eine eventuelle Notsprengung bei einer Gefährdung des Startgebietes gedacht sind, wurden vollkommen intakt vorgefunden. Die Rotation des Zusatztanks, die durch die Lockerung der hinteren unteren Halteklammer ausgelöst wurde, führte zum Abbrechen dieser. Die größten Teile der Verankerung wurden intakt gefunden, nur die Klammer war herausgerissen.

Im oberen Teil des Boosters gefundene Kerben, entsprechen am Zusatztank gefundenen Versteifungen, die vom Abbrechen der Halteklammer stammen. An dieser Stelle wurde ein ca. 70 x 38 cm großes, rechteckiges Loch vorgefunden. Ebenfalls gefunden wurde ein kleineres Loch, welches sich von innen nach außen durchgefressen hat.

Im Schmierfett der Dichtungen wurden diverse Farbveränderungen vorgefunden, welche sich aber als Unregelmäßigkeiten in der Konsistenz so wie der Auftragdichte herausstellten.

Nach wochenlangen Tests und Analysen wurde dieses Loch als ursächlich für die Katastrophe angesehen. Im Abschlussbericht der vom Präsidenten eingesetzten Untersuchungskommission heißt es daher dass : „...das Versagen der Druckdichtung an der Nahtstelle der hinteren Sektion der hinteren Feststoffrakete...“Ursache für den Unfall war. „...Ursache war ein Konstruktionsfehler, der die Dichtung anfällig gegen verschiedene Einflüsse machte. Dies waren unter anderem : Temperatureffekte, Abmessungen, Materialverhalten, Verschleiß durch Mehrfachnutzung und das Verhalten der Verbindung bei dynamischer Belastung.