Пытаясь избежать столкновения с горой, экипаж увеличивает тягу двигателей. Самолет задирает нос и чуть не переходит в сваливание на высоте 2700 метров. Используя тягу и выпуск закрылков от аварийной системы, пилотам вновь удается выровнять лайнер.
Экипаж борется за управление уже полчаса. Но вдруг Боинг кренится вправо, опускает нос и устремляется прямо в горы. Мгновенно увеличивается скорость. КВС приказывает убрать закрылки и увеличить тягу двигателей. Самолет прекращает снижение, но высота полета составляет всего 1500 метров и сохраняется сильный правый крен.
Срабатывает сигнализация об опасном сближении с землей, и электронный голос в кабине сообщает пилотам:
Правым крылом самолет задевает верхушки деревьев на склоне горы Осутака, после чего опрокидывается и, пролетев несколько сот метров вперед, на скорости 400 км/ч врезается в лесистый склон горы Такамагахара высотой 1565 метров.
Пилотам удалось продержать неуправляемый самолет в воздухе 32 минуты. Они не могли спасти всех, но после падения на земле оставалось значительное число выживших. Теперь их жизни зависели от спасателей. Самолет упал примерно в 100 километрах к северо-западу от Токио. От удара лайнер полностью разрушился и загорелся. Столб густого черного дыма, поднявшегося над горой, позволил довольно быстро установить точное место катастрофы.
Конкуренция между многочисленными японскими службами послужила причиной неразберихи и задержек. Самолет C-130 ВВС США первым обнаружил место падения спустя 20 минут после катастрофы и передал его координаты японским спасателям. На помощь вылетел вертолет Сил самообороны Японии, однако его экипаж не нашел следов выживших. Не сумев приземлиться из-за крутого склона и пожара, бушевавшего практически на всей площади разброса обломков, вертолет вернулся на базу. Только через 16 часов после катастрофы, примерно в 10:00 утра 13 августа, на место падения лайнера прибыли японские спасатели.