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Il volo 587 doveva lasciare il John F Kennedy alle 08:00 per un volo per Santo Domingo, Repubblica Dominicana. Il processo d'imbarco al gate 22 ha richiesto un po' più tempo del previsto a causa delle procedure di sicurezza aggiuntive che hanno ritardato l'imbarco. Il gate è stato chiuso alle 08:38 e il push-back dal gate è stato completato alle 9:00. L'equipaggio ha rullato fino alla pista 31L dietro il volo Japan Airlines 047, un Boeing 747-400 diretto a Tokyo, Narita. Il volo Japan Airlines 047 è stato autorizzato al decollo alle 9:11, mentre il 747 saliva, la torre ha contattato i piloti del volo 587 e li ha avvertiti della potenziale turbolenza di scia del 747.
Alle 9:13:28 il volo 587 fu autorizzato al decollo dalla pista 31L. L'aereo ha lasciato la pista alle 9:14:29, circa 1 minuto e 40 secondi dopo il volo JAL. Dal decollo, l'aereo è salito a un'altitudine di 500 piedi sopra il livello medio del mare (msl) e poi è entrato in una virata a sinistra in salita in direzione di 220. Alle 9:15:00, il pilota si mise in contatto iniziale con il controllore delle partenze informandolo che l'aereo era a 1.300 ft e stava salendo a 5.000 ft. Il controllore delle partenze ordinò all'aereo di mantenere 13.000 ft.
Alle 9:15:36, quando l'aereo si è scontrato con la turbolenza di scia del volo JAL che lo precedeva. Il primo ufficiale ha tentato di stabilizzare l'aereo alternando input di timone aggressivi da sinistra a destra. Questo è continuato per almeno 20 secondi, fino alle 9:15:56, quando lo stress dei ripetuti movimenti del timone del primo ufficiale ha causato la rottura delle alette che collegavano lo stabilizzatore verticale e il timone. Lo stabilizzatore si separò dall'aereo e cadde nella Jamaica Bay, circa un miglio a nord del sito principale del relitto.
Otto secondi dopo, l'avviso di stallo suonò sul registratore della cabina di pilotaggio. Nel momento in cui lo stabilizzatore si è separato dal velivolo, l'aereo si è inclinato verso il basso, diretto verso Belle Harbor. Mentre i piloti lottavano per controllare l'aereo, questo entrò in una rotazione piatta. I carichi aerodinamici risultanti hanno staccato entrambi i motori dall'aereo pochi secondi prima dell'impatto. I motori sono atterrati a diversi isolati a nord e a est del sito principale del relitto. La perdita dei motori ha interrotto l'alimentazione dell'FDR alle 9:16:00, mentre il CVR si è interrotto alle 9:16:15 pochi istanti prima dell'impatto.
La fusoliera sbatté sul terreno a Belle Harbor su Newport Avenue e Beach 131st Street, distruggendo istantaneamente tre case. Tutte le 260 persone a bordo dell'aereo e cinque persone a terra rimasero uccise, e le forze dell'impatto e l'incendio post-crash distrussero i rottami.