Из-за неполадок с навигационным оборудованием, "Боинг" над Гренландией сделал плавный правый разворот и зашел на территорию Советского Союза. На перехват был направлен Су-15 - такой же, который сбил потом второй южнокорейский "Боинг" на Дальнем Востоке.
Согласно данным американского радиоперехвата, пилот перехватчика в течение нескольких минут пытался убедить командование отменить приказ, так как разглядел на лайнере эмблему авиакомпании KAL и надписи иероглифами, однако после подтверждения приказа выпустил по лайнеру две ракеты P-60.
Согласно показаниям капитана лайнера Кима Чанг Ки, перехватчик приблизился к его самолету с правой стороны (а не с левой, как того требуют правила международной организации гражданской авиации - ICAO). Капитан утверждает, что уменьшил скорость и зажег навигационные огни, обозначающие готовность следовать за советским истребителем для посадки. Попытки капитана Кима Чанг Ки связаться с пилотом перехватчика на частоте 121.5 были зафиксированы башней управления воздушным движением в Рованиеми, Финляндия. Согласно официальному утверждению советской стороны лайнер уклонился от выполнения требования совершить посадку.
Когда пилот перехватчика доложил о том, что нарушитель - на самом деле не 747-ый, а 707-й Boeing, командование решило, что это - самолет электронной разведки RC-135 (выпускавшийся на базе лайнера Boeing-707) и отдало приказ об уничтожении цели.
Первая из ракет прошла мимо цели, а вторая взорвалась, оторвав часть левого крыла, вызвав разгерметизацию самолета и убив осколками двух пассажиров.
Из-за разгерметизации салона лайнер начал экстренное снижение и исчез с экранов радаров советской системы ПВО. Пилот перехватчика также потерял в облаках поврежденный лайнер.
На протяжении последующего часа аварийный рейс 902 пролетел на низкой высоте поперек всего Кольского полуострова, подыскивая место для вынужденной посадки и, после нескольких неудачных попыток, приземлился в сгущавшихся сумерках на лед озера Корпиярви, уже на территории Карелии. На протяжении всего этого времени ПВО не имела никакой информации о судьбе и местоположении самолета.
СССР отказался сотрудничать в расследовании данного инцидента с международными экспертами и не предоставил данные с изъятых с самолета черных ящиков. Сам самолет был разобран и вывезен по частям. Корейская авиакомпания отказалась от него, чтобы не платить за эвакуацию самолета. 95 пассажиров были доставлены в Кемь, и затем в Мурманский аэропорт. 23 апреля 1978 года переданы представителям генконсульства США в Ленинграде и авиакомпании «Пан-Америкэн» и отправлены в Хельсинки. Летчик Су-15 капитан А. Босов за выполнение боевого задания награжден орденом Красной Звезды.