Утром 12 августа в 11:28 часов после условной атаки эскадры во главе с авианосцем «Адмирал Кузнецов» и атомным крейсером «Пётр Великий» на подводной лодке зафиксировали хлопок, после которого корабль сильно тряхнуло. Как выяснилось в дальнейшем, подняться на поверхность экипажу «Курса» уже не было суждено. Последняя бортовая запись в журналах отмечена временем 11:15 часов.
13 августа «Курск» обнаружили на дне Баренцева моря на глубине 108 метров. В период с 13 по 22 августа были организованы спасательные работы, но они оказались безуспешными. Появлялась информация о том, что с экипажем установлен акустический контакт (по некоторым данным, выжившие подводники стучали изнутри, подавая сигнал), но когда норвежские спасатели вскрыли несколько отсеков, все они оказались затопленными. Надежды спасти кого-либо из моряков не осталось.
По официальной версии, причиной гибели «Курска» стал взрыв торпеды в торпедном аппарате №4. Причиной взрыва назвали утечку компонентов топлива торпеды. Возникший на борту подлодки пожар повлёк за собой детонацию торпед в первом отсеке. Вторым взрывом были разрушены ещё несколько отсеков «Курска».
После подъёма «Курска» были найдены и захоронены тела 115 погибших подводников. Тела троих человек найти так и не удалось. Указом президента России от 26 августа 2000 года все находившиеся на борту «Курска» посмертно награждены «Орденом Мужества». Командиру корабля присвоили звание Героя Российской Федерации.
Сегодня, 12 августа 2015 года, на Северном и Черноморском флотах состоятся памятные мероприятия, приуроченные к годовщине катастрофы.