北京時(shí)間20時(shí)49分，NASA向“哥倫比亞”號(hào)發(fā)出開始降落重新定位指令。當(dāng)時(shí)，佛羅里達(dá)的卡納維拉爾角降落帶的上空有霧。

　　21時(shí)09分，天空上的霧散去。返回飛行指揮官勒魯瓦·卡恩向“哥倫比亞”號(hào)發(fā)出離開地球軌道指令。

　　21時(shí)15分，“哥倫比亞”號(hào)飛臨印度洋上空。這時(shí)，“哥倫比亞”號(hào)上的小型方向控制用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)打開，時(shí)間為3分鐘。航天飛機(jī)的尾部向著地球，開始降落。

　　21時(shí)23分，慣性制導(dǎo)電腦的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)指揮航天飛機(jī)調(diào)整為前端在前、尾翼向下的姿勢(shì)。

　　21時(shí)32分，輔助動(dòng)力裝置被打開，以便向控制航天飛機(jī)副翼和起落架的水壓系統(tǒng)增加壓力。

　　21時(shí)42分，“哥倫比亞”號(hào)到達(dá)位于太平洋上空144公里的位置，這時(shí)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以每小時(shí)27,000公里(聲速的25倍)的速度工作著。

　　21時(shí)44分，“哥倫比亞”號(hào)開始“進(jìn)入大氣層”，其前端向上抬升，保持一個(gè)40度的仰角，這樣，航天飛機(jī)外的陶瓷阻熱瓦能夠承受飛機(jī)進(jìn)入濃厚大氣層時(shí)與大氣層摩擦產(chǎn)生的所有熱量。陶瓷阻熱瓦開始升溫。

　　21時(shí)46分，“哥倫比亞”號(hào)距地面只有102公里了，并準(zhǔn)備在30分鐘內(nèi)著陸，逐漸地，它穿越加利福尼亞、內(nèi)華達(dá)、新墨西哥、亞利桑那、得克薩斯、路易斯安那州的墨西哥灣沿岸，最后到達(dá)佛羅里達(dá)州上空。

　　21時(shí)49分，“哥倫比亞”號(hào)開始按原計(jì)劃逐漸減緩飛行速度，它的前端超著右側(cè)飛行。

　　21時(shí)52分，“哥倫比亞”號(hào)越過(guò)加利福尼亞海岸。休斯頓地面任務(wù)控制中心的控制記錄顯示，航天飛機(jī)的左側(cè)起落架溫度發(fā)生輕微異常變化。三個(gè)水壓熱傳感器顯示的左側(cè)起落架溫度在華氏40到60度(攝氏8至15度)之間。

　　21時(shí)53分，航天飛機(jī)左翼第4個(gè)傳感器顯示溫度仍在上升。

　　21時(shí)54分，整個(gè)機(jī)身的溫度因左翼溫度上升而上升了攝氏15度。

　　21時(shí)55分，“哥倫比亞”號(hào)飛臨內(nèi)華達(dá)沙漠上空。

　　21時(shí)56分，“哥倫比亞”號(hào)飛臨亞利桑那州南部上空。

　　21時(shí)57分，在飛臨新墨西哥州上空時(shí)，仍受自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)控制的航天飛機(jī)開始向左偏轉(zhuǎn)，速度再次下降。休斯頓地面任務(wù)控制中心失去與航天飛機(jī)左翼溫度傳感器數(shù)據(jù)傳輸之間的聯(lián)系。

　　21時(shí)58分，航天飛機(jī)左側(cè)一種無(wú)法解釋清楚的力量推動(dòng)“哥倫比亞”號(hào)向左滾動(dòng)，配平滾動(dòng)穩(wěn)定器自動(dòng)打開，試圖修正航天飛機(jī)的降落位置。

　　21時(shí)59分，航天飛機(jī)上的機(jī)載電腦試圖通過(guò)啟動(dòng)2部偏航噴氣推進(jìn)器進(jìn)一步修正自己的位置。在距離地面61公里的高度、“哥倫比亞”號(hào)以時(shí)速21,000公里的速度進(jìn)入得克薩斯上空。休斯頓地面任務(wù)控制中心記錄下了最后的無(wú)線電聯(lián)絡(luò)信號(hào)：“哥倫比亞，這里是休斯頓。我們看到你們的輪胎壓力信息，但沒(méi)有抄下你們最后的數(shù)據(jù)。”

　　過(guò)了片刻，“哥倫比亞”號(hào)機(jī)長(zhǎng)里克·赫斯本德回答：“收到，但……”

　　聽到一陣噪音短波之后，地面與“哥倫比亞”號(hào)便失去了聯(lián)系。

　　22時(shí)0分，在失去所有無(wú)線電聯(lián)系的情況下，休斯頓地面任務(wù)控制中心繼續(xù)在雷達(dá)上跟蹤著“哥倫比亞”號(hào)。地面目擊人員報(bào)告稱，他們看到“哥倫比亞”號(hào)碎裂成無(wú)數(shù)小塊，在天空拖過(guò)一條長(zhǎng)長(zhǎng)的白煙。

　　22時(shí)16分，在“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)的預(yù)定著陸時(shí)間，美國(guó)國(guó)家航空航天局正大啟動(dòng)事故應(yīng)急計(jì)劃。