一进入前苏联领空，天气不好，云层簇拥着群山，一片阴霾。约一个半小时后，云层绽开，鲍尔斯的飞机已到达咸海东南上空。他向下望去，发现遥远的下方，有一架单引擎喷气机的蒸汽凝迹，与自己的飞行方向成平行。他想到这可能是进行监视的苏联飞机，不过在它下面离得很远，不构成威胁，便安心了。向前飞去，鲍尔斯看到了咸海以东约30英里处的丘拉坦人造卫星和宇宙飞船发射场，虽然U2已多次飞到过这里，对其了解颇多，但他还是不放过这次机会，打开照相机，进行了拍照。云层时合时分，直到飞行3小时后，来到车里雅宾斯克以南数十英里处，云层消失了，左方出现一片乌拉尔山景，山头白雪盖顶，两侧田野翠绿，这里正是春天。鲍尔斯把发现的机场、油库基地、大建筑群等等均一一标在地图上。已经飞行了4个小时，乌拉尔地区巨大的工业城市斯维尔德洛夫斯克映入眼帘，又是一番紧张的拍照和记录。正当他向左转个直角，即将离开斯维尔德洛夫斯克飞往基洛夫时，鲍尔斯突然听到一声闷雷似的巨响，飞机猛然向前撞去，一阵极亮的橘红色闪光照亮了驾驶舱，照亮了天空。机头迟缓地开始下垂，失去控制。求生的欲望驱使鲍尔斯从旋转下坠的机体中挣扎出来，弃机跳伞，与飞机残骸、碎片一起落向地面。鲍尔斯在斯维尔德洛夫斯克郊区农田中着陆，被当地国营农场职工捉住，送交当局。这样，前苏联活捉了一名侵犯领空的美国飞行员，并且将U2机残骸和摄影器材等从事间谍活动的工具拿到手，人赃俱获，铁证如山。
赫鲁晓夫故意保持沉默。美国掌握U2飞行的中央情报局将鲍尔斯及其360号U2飞机失踪的消息立即报告艾森豪威尔总统，总统指示由国务院负责处理全部新闻质询的答复工作。可是，总统的这一指示精神还未来得及贯彻，美国军政各有关部门便先后发表了相互矛盾的声明，结果事实真相欲盖弥彰。按照原先早已预备好的掩饰计划，5月2日，土耳其阿达纳因契尔利克空军基地新闻发布官发表一项新闻，宣称一架U2非武装的气象侦察机在土耳其凡湖地区上空失踪。随后，美国国家航空和航天局进一步声明说，一架U2飞机因缺氧，驾驶员失去知觉，误入苏联领空。
5月5日，赫鲁晓夫在前苏联最高苏维埃会议上的讲话中宣布了这样一条消息：5月1日，一架美国飞机蓄意挑衅，旨在破坏最高级会议，侵入苏联领空，由他亲自下命令，苏联火箭部队用导弹将入侵的飞机击落。
5月6日，美国国务院煞有介事地发表声明：美国没有;决没有;有意侵犯苏联领空之事。并说，有人认为美国试图在飞行的真正目的上愚弄世界，这是荒唐的。许多国会议员也纷纷发表谈话，愤慨地指责苏联居然在最高级会议前夕击落未经武装的美国气象飞机，是对会议没有诚意的表现。（图185）
5月7日，赫鲁晓夫在最高苏维埃再次发表讲话，他说：同志们，我要告诉你们一件秘密，在我上次谈起这件事时，我故意没有提驾驶员还活着，身体很好，我们还拿到飞机的部件。我们是故意这样做的。因为，如果我们一下子把事情都说了，美国人就会诌出另一套说法。赫鲁晓夫尽管对美国极尽挖苦，但又留有情面，似乎有意给美国最高当局留一个下台阶，以便使最高级会议不致流产。为此，他在讲话中说道：有可能艾森豪威尔总统并不知道这次飞行。
U2事件和美苏两方面的多次声明、讲话与互相指责，轰动了整个世界，各国舆论大哗，普遍谴责美国公然践踏国际法准则，肆意侵犯别国领空进行非法侦察的霸道行径。美国的处境狼狈尴尬，笨拙的掩饰也受到盟友的嘲弄。
5月9日，美国国务院被迫再次发表声明，承认U2可能在苏联领土上空做搜集情报的飞行，并说华盛顿当局从未授权进行任何这类飞行。美国似乎要按赫鲁晓夫设置的下台阶走上来，可是艾森豪威尔总统在权衡了各种利弊之后，纠正了国务院的声明。5月11日他在答记者问时，承认U2飞行是由他亲自批准的。他还补充说道，谍报行动虽然令人厌恶，但它又是十分必要的。
U2飞机事件给即将召开的四国首脑会议布满了阴云。5月16日，前苏联部长会议主席赫鲁晓夫、美国总统艾森豪威尔、英国首相麦克米伦、法国总统戴高乐分别率领自己的政府代表团聚会巴黎，在爱丽舍宫举行首脑会议的预备会议，会议由东道主戴高乐主持。用与会的美国人的话来说，入席时，赫鲁晓夫同艾森豪威尔相互作了冷淡的礼貌性的致意和短暂的没有笑容的握手。会议开始了，赫鲁晓夫首先站起来发言，他冲着美国代表，猛烈谴责U2间谍飞行，激昂地挥动着手势，讲话稿在他手中瑟瑟发抖。他宣布撤销对艾森豪威尔总统的访苏邀请，要求只有艾森豪威尔总统亲自表示道歉，苏联代表才能继续出席会议。