Катастрофа шаттла «Колумбия» произошла 1 февраля 2003 года незадолго до окончания его 28-го полёта (миссия STS-107). Последний полёт космического челнока «Колумбия» начался 16 января 2003 года. Утром 1 февраля 2003 года после 16-суточного полёта шаттл возвращался на Землю. НАСА потеряло связь с кораблём примерно в 14:00 GMT (09:00 EST), за 16 минут до предполагаемой посадки на ВПП № 33 Космического центра имени Джона Кеннеди во Флориде — она должна была состояться в 14:16 GMT.
«Колумбия» полностью разрушилась на высоте 63 километра. Все 7 человек на борту погибли. Обломки шаттла упали на территорию штатов Техас и Луизиана.
В течение нескольких месяцев после трагедии проводилось расследование катастрофы. Специально созданная Комиссия по расследованию катастрофы шаттла «Колумбия» пришла к выводу, что причиной катастрофы стало разрушение наружного теплозащитного слоя на левой плоскости крыла челнока, вызванное падением на него куска теплоизоляции кислородного бака при старте корабля. Горячие газы проникли внутрь, что привело к перегреву пневматики левой стойки шасси, его взрыву, дальнейшему разрушению конструкции крыла и гибели шаттла.
Значительную роль в расследовании причин катастрофы сыграли данные, сохранившиеся в дополнительной системе фиксации бортовых параметров (Modular Auxiliary Data System (MADS)), установленной только на «Колумбии», как на самом первом лётном экземпляре серии. Система предназначалась для записи показаний бортовых датчиков с целью их детального послеполётного анализа, что было важно в первых испытательных полётах. Блок, фиксирующий показания датчиков на магнитный носитель, не будучи особым образом защищён, чудом уцелел, выполнив роль «чёрного ящика».
Внешний топливный бак челноков покрывался термоизоляционным покрытием, предназначенным для предотвращения образования наледи на оболочке бака, заправленного жидким кислородом и водородом.
Примерно на 82 секунде после старта от левого обтекателя крепления шаттла к внешнему баку отделился кусок изоляции, который с силой ударил по углепластиковой панели левого крыла «Колумбии». Как показали последующие натурные эксперименты, подобный удар мог оставить после себя пробоину диаметром 15—25 см.