Le lancement se déroula comme prévu jusqu'à T+288,6 s, à 192 km d'alitude, quand les deuxième et troisième étages du lanceur opérèrent leur séparation. Quelques secondes avant la séparation, une vibration anormale commanda l'explosion prématurée de certains des boulons explosifs de jonction des deux étages, le choc de ces tirs détruisit les commandes électriques des autres boulons. Au moment prévu, la séparation ne se fit pas.
Les moteurs du troisième étage s'allumèrent alors que le second était toujours partiellement attaché, ce qui dévia le lanceur de sa trajectoire nominale. À T+295 s, la déviation était devenue suffisamment importante pour que le système de sauvetage se déclenche et allume les moteurs du Soyouz (la tour de sauvetage ayant déjà été larguée) pour l'éjecter du troisième étage.
Au moment de l'éjection du Soyouz, la fusée était à 180 km d'altitude, volant à 5,5 km/s et déjà en train de pointer vers le bas ce qui fait qu'au lieu de subir les 15 g prévus dans une telle situation d'urgence, les cosmonautes endurèrent jusqu'à 21,3 g (209 m/s) durant la manœuvre d'échappement. Malgré les contraintes intenses, les parachutes de secours fonctionnèrent correctement et ramenèrent l'équipage à terre après seulement 21 minutes de vol.
Le module atterrit dans une région rocailleuse et dévala une pente menant à une falaise, mais fut par chance retenu par un des parachutes qui s'accrocha à un arbre. L'équipage s'extrait de sa capsule mais ils ne savaient pas s'ils étaient tombés en Russie ou en Chine avec qui les rapports étaient à l'époque tendus, le commandant Lazarev détruisit alors les documents relatifs à une expérience militaire secrète. Une demi-heure plus tard, ils furent survolés par un hélicoptère russe qui ne parvint pas à les récupérer. L'équipage refusant l'assistance immédiate mais risquée de parachutistes, attendra 24 heures avant de pouvoir enfin être hélitreuillés.
Il fut révélé bien plus tard que le point de chute se situait en Mongolie, près de la frontière soviétique.
Leur prime de vol de 3000 roubles leur fut refusée et ils durent en appeler à Brejnev pour obtenir gain de cause.
