Сорокин взял с собой фотокорреспондента городской газеты И.В. Панина. Сделанный им снимок «Родины», напоминавшей прижавшуюся к земле гигантскую серебристую стрекозу, неоднократно перепечатывали различные газеты и журналы.
В тот же день «Правда» сообщила: «Самолет «Родина» находится в 14 километрах северо-восточнее Дуки, в пяти километрах от реки Амгунь. Для экипажа самолета сброшены горячий кофе в термосах, теплые носки, сапоги и одежда. Сбросили также карту с указанием местонахождения самолета».
Во второй полет отправились оба ТБ-3. С одного из них к Гризодубовой и Осипенко должны были спрыгнуть на парашютах спортивные комиссары к-н Н.А. Полежай и ст л-т М.А. Еремин, чтобы составить акт о рекорде, военврач П.С. Тихонов и несколько десантников во главе со ст л-том А.И. Олянишиным. На втором ТБ-3 с комдивом Сорокиным летели десантники, которые должны были найти Раскову. Фотокорреспондент Иван Панин собирался лететь с ними, но Сорокин предпочел взять корреспондента газеты «Тревога» Раппопорта. Панин остался на аэродроме.
К месту посадки АНТ-37бис вылетел также «Дуглас» ДС-3, на борту которого находился флаг-штурман ВВС Александр Бряндинский. Отправился к «Родине» на своем МП-6 и Сахаров. Вот как он описывает события того дня: «… Решив лететь к месту посадки «Родины», комдив Сорокин приказал было мне лететь на его ТБ-3 за штурмана. Но я всегда сторонился крикливых и шалых начальников и объяснил комдиву, что уже имею задание от своего начальства. Это и спасло меня от гибели… А немного спустя я стал очевидцем страшной катастрофы в воздухе, о которой до сей поры не могу вспоминать без содрогания…
С высоты я увидел на юго-востоке ТБ-3 Сорокина и «Дуглас» (DC-3) Бряндинского — оба зеленого цвета, плохо различимые на фоне осеннего леса. Они кружили над небольшой долиной — видимо, не вышли точно к месту посадки «Родины» и теперь были заняты поиском.
Как потом рассказывал спасшийся на парашюте командир ТБ-3 Наумов, летевший в их самолете комдив стоял в пилотской кабине между креслами. Увидев приближающийся «Дуглас», стал грозить кулаком, крича: «Убьет он нас!» И в этот момент произошел удар. Сорокин — на нем была надета парашютная подвесная система — бросился за перегородку к штурману за лежавшим там парашютом, но не успел…
Я видел из кабины своего самолета, как «Дуглас», явно поглощенный поиском, ударил крылом в хвост ТБ-3, затем перешел в глубокую неуправляемую спираль и, упав, взорвался…».
Из рассказов Гризодубовой и Осипенко следует, что «Дуглас» ходил очень низко над землей, едва не задевая верхушки деревьев. В 15.00 они заметили показавшийся с юга ТБ-3. В это время находившийся над ними «Дуглас» развернулся и направился к кораблю. Поравнявшись с ним на высоте 500–700 м, он начал разворачиваться и неожиданно ударил крылом по хвостовому оперению ТБ-3, стал разламываться и дымящимся факелом устремился к земле. Воздушный корабль после удара медленно перевернулся вверх колесами, затем на живот, опять на спину… и пологой спиралью пошел вниз. Когда самолет перевернулся, из открытых кабин выпало четыре комочка. Над ними раскрылись парашюты. Это из открытых кабин ТБ-3 выбросило летчиков и стрелков. Только четырех… Из «Дугласа» не выпрыгнул никто. Оба самолета скрылись за лесом, откуда вскоре показался дым. Видевшие катастрофу летчицы из разорванного парашюта выложили сигнал SOS и стрелу, указывавшую направление к месту бедствия.
Невольными очевидцами трагедии также стали десантники и экипаж второго ТБ-3. Врач Тихонов и ст л-т Олянишин прыгнули «на катастрофу». С ними к упавшему «Дугласу» подоспели чудом спасшиеся командир экипажа разбившегося ТБ-3 Наумов, второй пилот Рапохин, младший командир Хоркин и стрелок-бомбардир Шарков. Они стали сбивать пламя в надежде, что кто-нибудь спасся и чтобы огонь не поджег тайгу. Но спасать было некого, а пожар все-таки дошел до упавшего ТБ-3 и почти полностью его уничтожил.
Молодой военврач Тихонов видел, как опасно сходились самолеты. В своей короткой медицинской практике он успел насмотреться всего, видел и смерть, но такое!.. Спустя почти полвека, уже генерал-майор медицинской службы в отставке Петр Семенович Тихонов рассказывал: «Потрясение в тот момент было настолько сильное, что не прошло и сейчас».
У самолета «Родина» на парашютах приземлились спортивные комиссары Еремин и Полежай, которым в том числе было поручено снять барографы, тк. их записи подтверждали, что во время рекордного полета самолет не приземлялся. Там же опустились и трое десантников, которые должны были помочь летчицам пройти через болото и тайгу.