Amikor az első vészjelző megszólalt, körülbelül egy perc volt hátra a hétfős csapat életéből, noha ők ezt nem tudták. William McCool pilóta több gombot is megnyomott, miután a hajó hirtelen kikerült ellenőrzése alól. A legénység többsége az előírt műveleteket végezte, az idő nagyobb részét az űrsikló Földre való visszatérésének előkészítésére fordítva, semmint a maga előkészületeire. Egyesek védőkesztyűjüket sem viselték az utolsó pillanatban és sisakjuk ellenzője is nyitva volt. Néhányan nem voltak beszíjazva, és olyan is akadt, aki éppen csak leült.
Az elsötétült modul másodpercek alatt elveszítette a légnyomást. Ha a hirtelen nyomásesés nem ölte meg azonnal az asztronautákat, akkor megtette ezt az űrhajó gyors pörgése, mely összeverte őket.
A Columbia 2003. február 1-jén, Texas fölött bekövetkezett katasztrófájának végső jelentése 400 oldalon elemzi a kaotikus utolsó percek történéseit. Az űrhajósok halálának okát az öt évvel ezelőtti jelentés is meghatározta, ám a mostani részletesebb képet fest a Columbia legénységének utolsó pillanatairól.
"A kapcsolók állása bizonyítja, hogy a személyzet mindent megkísérelt, hogy visszaszerezze a hajó irányítását" - mondta Wayne Hale, a NASA munkatársa, aki az űrsiklóprogram ellenőre volt a baleset után. Az űrhajósok nem tudhatták, hogy ez már lehetetlen volt.
Pam Melroy asztronauta, a tanulmány helyettes vezetője szerint az űrsikló ekkorra már elkezdett szétesni, ahogy visszalépett a Föld légkörébe egy lyukkal a bal szárnyán, mely a felemelkedésnél keletkezett.
Az elemzés szerint a védőfelszerelések kifogásolhatóak voltak: az űrhajósok vállát az üléshez rögzítő övek elromlottak, sisakjaik nem védték megfelelően a fejüket. A vizsgálat az üléseknél is talált hibákat, valamint az ejtőernyős leszállórendszerben is. A tanulmány harminc ajánlást is tesz, hogy a jövendő űrhajóiban nagyobb legyen a biztonság.
A Columbia katasztrófája a második űrsiklóbaleset volt, miután 1986. január 28-án a felszállás után 73 másodperccel felrobbant a Challenger.