下午4时左右拉斯帕尔马斯机场即将重新开场，因此各班机的组员也开始准备再次起飞的工作，但也在这同时，机场渐渐被大雾笼罩视线逐渐变差。
由于PA1736班机上的乘客原本就没有下机而是在原地等待，因此当目的机场重开时，他们理应拥有先起飞离场的优先顺位。但是，就在飞机滑行到一半想要进入通往12号跑道的滑行道时，泛美的飞行员发现他们被体积巨大的KL4805挡住去路，在剩余路宽不足的情况下他们被迫得等待乘客都下机在机场中休息的KL4805重新进行登机手续准备妥当并离开等候区后，再尾随升空。
然而KL4805的机长却又在此时做出了一个令人意想不到的决定，他决定在此地补充满油料。这个操作大约还要花费35分钟的时间。而此时KLM航班上的油料是完全够用的。
由于风向的原因，飞机需要更换跑道起飞。KL4805在16:56时呼叫塔台请求滑行的允许，塔台照准，除了KL4805外，塔台方面也准许PA1736离开等候区，跟随着前面的KLM客机在主跑道上滑行，并且指示他们在C3滑行道处转弯离开主跑道。
由于洛斯罗迪欧机场是个小机场，要转入C3滑行道必须转一个148度的大弯，到前方还要再转1个同样的大弯这对小飞机很容易，但对波音747几乎是不可能的，所以PA1736改为从前面的C4滑行道离开跑道。
KL4805在快滑行到30号跑道起点附近的等待区过程中曾和塔台联络，当时塔台给予的指令是“OK，请在跑道末端180度回转，并且回报准备已就绪，等待空管许可”（OK... at the end of the runway make one eighty and report ready for ATC clearance）。
事发当时该机场的雾非常重，无论是机场塔台还是泛美与KLM的飞行员，三方之间都无法看见对方的动态，再加上该机场的跑道中央灯故障又无地面雷达设备，无疑是火上加油。
KL4805在抵达30号跑道的起跑点后，副机长曾用无线电呼叫塔台征询航管许可（航管许可是指起飞后要途经的航线，可以理解为“放行许可”，并非允许起飞），塔台人员许可了“起飞后经P导航点，左转航向90度……”。
当时荷航规定，机师长时间飞行必须有另外三名机师换班，否则会面临被吊销执照，由于转降洛司罗迪欧机场耽误了好几个小时，处于极大压力下的KLM机长急于起飞，不然就必须等待另一组机组从阿姆斯特丹的荷航总部前来换班。
这使他误解了塔台人员的话，以为他们已经授权起飞，没等副机长复述，就说“We are taking off”（我们正在起飞），当时塔台人员没听清楚副机长浓厚的荷兰口音英文到底是说“我们在起飞点”（We are at take off）还是“我们正在起飞”（We are taking off），因此回答“好的，待命起飞，我们会通知你！”（OK .... Standby for takeoff .... We will call you!）
却不料无线电讯的后半段正好被泛美副机长回报“我们还在跑道上滑行！”（We are still taxiing down the runway!）的讯号给盖台，结果KLM的机组人员只听到塔台说的“OK”却没听到后半段的对话，否则KLM机长就会中断起飞，避免这场悲剧。
虽然荷航的飞航工程师曾质疑过这是否是塔台方面已经授权起飞，但此时非常焦躁的机长忽略了其警告。
17:03时泛美的机长最后一次与塔台回报他们正在跑道上滑行后不久，此时泛美航空747的机长因为飞机不能转入C3滑行道已经错过道口，正在他们快要接近C4滑行道口时，副机长突然注意到跑道远方有KLM客机的降落灯。
起初他们以为那时KLM正在静止状态等候起飞，但仔细一看却发现降落灯正在晃动，KL4805其实在奔驰状态。泛美的副机长大声呼叫机长将飞机驶离主跑道，机长也立刻全速推进让飞机冲进跑道旁的草皮上，但为时已晚。虽然另一头KLM的机长在见到前方横在跑道上的泛美客机后，很尽力地让飞机侧翻爬升，起飞攻角之大甚至让机尾在跑道地面上刮出一个3尺长的深沟，但仍然无法挽救大局。
荷航客机在距离泛美客机约100米以内之处离开地面，虽然鼻轮成功通过泛美客机上方，但引擎、机身下半部与主轮仍旧以约140节（260公里/小时）的速度与泛美客机右上部机身相撞，并撕裂泛美客机中段部分（从机翼上通过），荷航客机的右侧引擎则撞击了泛美客机驾驶舱后的上半部机身。
荷航客机虽仍保持飞行状态，但由于撞击的影响，使得左侧外引擎被扯落，大量的碎片被左侧内引擎吸入，并破坏了机翼。荷航客机随即失速、激烈翻滚，扫过泛美客机的机身中段后继续爬升了100尺左右，失控坠落在400米外的地面上，爆炸焚毁（根据事后的调查发现，荷航客机为了节省再落地加油的时间而将油箱加满，增加了许多重量）。而被剧烈撞击的泛美客机则在瞬间爆出大火，整架飞机断成好几块，只有左翼与机尾在事件后保留大致的模样。
事故发生后，机场塔台的空管人员一度只听见爆炸声却不知道发生何故，以为机场遇到炸弹袭击。直到另一架在机场上方盘旋的班机通知塔台称他们隐约发现跑道上有火光和浓烟时，空管人员才得知事件的严重。同样由于浓雾，消防人员在发现荷航客机时一度不知道几百米外就有另一架飞机也在燃烧，直到20分钟后才过去抢救。由于当时整架荷航客机都困于火海中猛烈燃烧，消防队难于扑救加上认为机上有生还者幸存的机会渺茫，因此立即将抢救工作集中在泛美客机身上。
最后，这场因两架客机相撞引发的大火直至第二天下午才被扑灭。
