611号班机的坠毁非常突然，事故发生前，飞行员与地面塔台间的联络一切正常，没有任何不祥的征兆。当日15时07分，华航611号从中正机场起飞。9分钟后，台北飞航情报区区管中心指示：611号爬升至350空层（海拔35000英尺）。这却成为了航管与该班机最后的通话。

15时28分，飞机突然从雷达上消失，台湾当局立即展开搜救行动。15时32分，611号在澎湖海域目斗屿北方约10海里处上空发生意外事故……飞机从出发到坠毁，仅用了25分钟。18时，搜救人员在澎湖县目斗屿外40海里的海面发现了飞机残骸。行政院飞航安全委员会立即展开调查，美国国家运输安全委员会亦派人员到台湾地区进行协助。

据台湾媒体报道，台“民航局次长”张家住表示，由于失事的华航班机在35000英尺高空，因此是否有飞禽意外被吸入班机当中，目前无法得知。不过由于马公机场天气良好，因此初步排除是天气状况不佳导致坠机；机身发生意外状况的可能性则相对较高。还有人猜测，是流星击中了飞机才导致了此次空难。16年前，“华航”在该海域也曾有过一架飞机失事坠海，造成了13人死亡。由于两架飞机失事地点相近，当地人对此感到十分讶异。此外，根据信息显示，1971年11月21日，澎湖列岛附近也有飞机失事，一共有17名乘客8名机组人员罹难。

据台湾TVBS电视台报道称，失事飞机印有华航标志的一片残骸从半空中坠下，疑在空中发生了爆炸。

据东森新闻网报道，一位当时在事发附近海域钓鱼的钓客表示，当天下午将近4时，他听到一声爆炸声，当时不以为意，以为是渔船炸鱼的声音，直到看新闻报道，才想起自己有可能听到了“华航”失事飞机的爆炸声。

“台湾民航局”指出，在“华航”客机坠海失事时，曾有两架国泰航空公司的班机飞经失事现场。据悉，国泰客机曾接到失事班机的紧急定位发报机信号，但未收到任何有关的求救信号。

香港一位负责客机飞行联络的专家表示，客机从起飞至遇事前，一直保持平稳，飞行顺利。飞机失踪前位于高空31000—35000万英尺之间。

这位不愿透露姓名的专家表示，根据他们分析遇事客机的飞行资料，这架编号CI611的客机在台、港之间的中线飞行区（专业用语为elato）失踪。在失踪前，客机从起飞以至飞行时一直保持平稳，从技术上说十分顺利。此外，这位专家说，桃园机场把这架客机交给香港国际机场时，香港方面已无法联络该客机。台湾华航公司没有收到失事飞机驾驶员发出的求救信号。

据台湾地区彰化县埔盐乡以及秀水乡当地民众说，傍晚5时许，空中就不断飘下疑似飞机残骸的棉絮，以及疑是旅客的行李和华航的刊物，这些东西散布在农田里面，大约有四五公里的范围。当地农民说，此地的上空并非飞机航线，因此他们怀疑可能是风向的问题，将这些飞机上的物品吹到彰化上空。这些东西是否是飞机上的物品，仍待有关单位进一步查证。就在台湾华航CI611飞机被证实坠海后，失事地点澎湖外海的渔民表示，除了在海面看到一些救生衣外，还发现大量港币，据估计可能是失事飞机上的乘客随身携带的。

随着调查一步步深入，调查员最终发现，611号班机的一块机尾蒙皮有修补过的痕迹，并伴随着浓烈的燃料味。他们将该块蒙皮送往中山科学研究院检查，发现该块蒙皮有严重金属疲劳现象。于是，调查人员翻查肇事飞机的维修记录，整个空难发生的原因，随之浮出水面……

1980年2月7日，这架波音747-200型客机在香港启德机场曾因重落地损伤到机尾蒙皮，而华航仅用一块面积与受损蒙皮大小相同的铝板覆盖伤处，这显然与波音公司维修指引中所要求的有很大差距——新蒙皮的面积须较受损的大出最少30%。这次不符合要求的维修距离飞机出事整整22年，在这22年里，维修人员对这个被埋下的隐患丝毫没有察觉。因此，该修补处严重的金属疲劳现象，便这样被累积起来。与机械行业相关的人都知道，金属疲劳是造成机械损坏的重要原因，可能直接导致事故的发生。

“金属疲劳”——这四个字是否很面熟？没错，这正是前文日航123号空难发生的原因。金属疲劳听起来有些专业，按照名词解释，即固体金属在长时间反复受力后，造成原有的强度等物理性质衰弱，甚而产生龟裂、断裂的现象。不难看出，这是连普通百姓都明白的道理，哪怕他仅仅骑过自行车。我们会在日常口语中使用“撅”这个动词，例如说：“你把这块铁片子撅几下，就撅折了。”翻译成通用的表达法，即，反复折叠这块铁片，它就断了。但正是这个常识性的道理，竟被这些专业的维修人员一再忽略，直至酿成大祸。根据事故后回收的机身残骸调查发现，因蒙皮处的金属疲劳造成的裂痕至少长达90.5英寸（约2.3米），而研究显示，在高空中飞机上的裂痕超过58英寸（约1.5米）时就会有结构崩毁的可能。于是，611号班机的“旧伤口”在高空裂开后，造成空中失压解体。对于611号班机蒙皮处埋藏22年的隐患，以及那处已存在7年以上却未被发现的裂缝，有人曾说：“华航不是运气不好，而是运气太好了。”

不仅仅是蒙皮的问题，“台湾行政院”飞安会同时指出，这架失事飞机有29项检查延迟进行，且失事前至少有3项大检查因拖延而未进行。飞安会随即提出21项飞安改善建议，其中6项为针对中华航空公司提出，要求华航加强维修人员对航空器外观不规则现象的警觉等；对“台湾民航局”则提出8项建议，包括要求航空公司建立清晰检阅维修记录的档案保存系统；飞安会也对波音公司提出两项建议，请波音公司重新评估驻厂代表与航空器使用人的合作关系。

飞安会也对美国联邦航空总署提出3项飞安改善建议，评估采用飞航记录器独立电源及两套座舱语音及飞航资料记录器等。