Затем «Курск» подготовился вести огонь торпедами «SS-N-16», (кодовое название «Сталион») по муляжу подводной лодки. «Сталион», совершенно секретное оружие, приводилось в действие ракетным ускорителем, который воспламеняется под водой. Когда торпеда оказывалось на определенном расстоянии от подводной лодки, ракетный ускоритель поднимал ее на поверхность воды, и она попадала в цель наподобие ракеты. Снаряды «Сталион», которыми должен был стрелять «Курск», снабжены боеголовкой весом 220 тонн.

Но после запуска «Сталиона» случилось непоправимое. Ракетный двигатель торпеды взорвался, пламя от взрыва за несколько секунд расплавило металлический корпус торпеды. После этого взорвалась боеголовка, пробив дыру в армированном корпусе «Курска». Ледяная вода залила корабль, но не погасила пламя, поскольку ракетный ускоритель был предназначен для горения без доступа воздуха. Горящие части ускорителя попали в первый оружейный отсек.

Подводная лодка резко пошла вниз, и менее чем через две минуты произошел второй сильнейший взрыв резервных торпед и крылатых ракет внутри торпедного отсека. В результате взрыва субмарина накренилась на правый борт и пошла ко дну. Вслед за ударной волной поток воды хлынул отсек управления, в результате чего вышли из строя система электроснабжения, компьютеры и мониторы, составлявшие основу управления гигантского корабля. Отсеки, примыкающие к атомному реактору, были мгновенно затоплены, не оставляя морякам пути к спасению[7].

Вначале командование флота предположило, что взрывы силой 1,5 и 3,5 балла по шкале Рихтера произошли по вине ракеты и торпеды, которые были запущены с «Курска», но когда попытки установить радиосвязь с подводной лодкой потерпели неудачу, был дан сигнал тревоги и начались массированные поиски. В результате в 4.35 в воскресенье, 13 августа «Курск» был обнаружен на дне моря на глубине 100,5 метра. В 7.00 об этом сообщили президенту Владимиру Путину, который в это время находился на отдыхе в Сочи. Военно-морские силы начали операцию по спасению команды.

В воскресенье российские власти хранили молчание о пропавшей подводной лодке. В понедельник 14 августа в официальной российской прессе появились первые сообщения о катастрофе. В них говорилось, что в воскресенье на лодке возникли неполадки и «Курск» был вынужден «оставаться на морском дне». Некоторое время спустя было объявлено, что установлена связь с экипажем лодки, «Курск» снабжается электричеством и свежим воздухом и все члены команды живы. Все эти заявления, как показали последующие события, были неправдой.