Находившийся с ним главный инженер части майор Василий Боровцов порекомендовал: «Посмотрите на угол запрета». Случилось то, что бывает крайне редко: кабина наведения оказалась между ракетой и самолётом — у Воронова полегчало на сердце, причина задержки объективная. А тем временем первая ракета настигла цель. Ракета взорвалась позади самолёта, её осколки пробили хвостовое оперение и крылья (радиус поражения осколками ракеты комплекса С-75 — до 300 метров), но не затронули кабину. Машина клюнула носом. Френсис схватился левой рукой за ручку дросселя, правой держась за штурвал. Самолёт сотрясали сильные удары, бросая пилота по кабине. Крылья оторвались.
Задрав нос к небесам, изуродованный фюзеляж штопором шёл к земле. Пауэрс даже не попытался взорвать самолёт (кнопка находилась рядом с креслом), хотя в соответствии с инструкцией обязан был это сделать. Взрывчатка разнесла бы на мелкие куски не только машину, но и пилота. И он решил выбраться из падающей машины, воспользоваться парашютом, это ему удалось. А за секунды до этого капитан Николай Шелудько — командир соседнего ракетного дивизиона получил приказ обстрелять U-2 ещё раз — требовалась гарантия в поражении. Дивизион дал залп. Ракеты уже пришлись по обломкам самолёта. На экранах локаторов цель растворилась в помехах. Офицер наведения боевого расчёта, которым командовал Михаил Воронов, старший лейтенант Фельдблюм решил, что их применил противник, увильнувший каким-то образом от ракеты. Дескать, лётчик самолёта-нарушителя выбросил контейнер с металлическими лентами, отсюда и помехи на экране локатора.