В 5 часов 56 минут самолёт достиг советской границы, после чего ему было запрещено пользоваться радио. Беззвучно работала фотоаппаратура, действовали автоматы с магнитными лентами. Самолёт пересёк Аральское море, сделал круг над сверхсекретным объектом Челябинск-40 и в 8 часов 55 минут по московскому времени в районе Свердловска был сбит. Ракетой ли, самолётом — в данном случае неважно. Важно то, что когда самолёт стал падать и до земли оставалось около пяти километров, Пауэрсу удалось выброситься из машины. В силу своего устройства оставшийся без пилота У-2 спланировал и совершил посадку, получив при этом повреждения.
Местные колхозники приняли Пауэрса за космонавта и привезли его в воинскую часть капитана Н. Воронова. Там всё стало ясно. В Москву ушёл доклад, и осчастливленный Никита Сергеевич заулыбался на трибуне Мавзолея.
В Вашингтоне, ничего не зная о том, что произошло в действительности, полагали: самолёт уничтожен, лётчик погиб. Подождали пять дней. 5 мая представитель госдепартамента заявил, что самолёт типа У-2, принадлежащий НАСА и проводивший метеорологические исследования вблизи турецко-советской границы, в результате потери пилотом сознания из-за кислородного голодания, сбился с курса и, управляемый автопилотом, залетел в воздушное пространство СССР.
Аналогичное сообщение сделала дирекция НАСА, добавив при этом некоторые «правдоподобные» подробности об устройстве самолёта и выполнявшейся им миссии.
И вдруг, как гром среди ясного неба, сообщение из Москвы: «Советское правительство сделало заявление о том, что пилот сбитого самолёта находится в Москве, дал показания, и что в распоряжении советских властей имеются вещественные доказательства шпионского характера полёта».
«Нью-Йорк таймс» заявила: «Ещё никогда в истории дипломатии американское правительство не попадало в более нелепое положение».
А через неделю была назначена встреча на высшем уровне американского президента и советского премьер-министра.
Госдеп сделал новое заявление: да, мол, самолёт-разведчик летал, так как президент Эйзенхауэр при вступлении на пост дал указание использовать все средства, включая проникновение самолётов в воздушное пространство СССР, для получения информации. Однако теперь эти полёты раз и навсегда прекращаются. «Дядя, я больше не буду!» — так это прозвучало.
Но Никита Сергеевич согласился на встречу с Эйзенхауэром только при условии, что тот принесёт свои извинения. Эйзенхауэр их не принёс, и встреча в верхах была сорвана.
17 августа 1960 года состоялся суд над Пауэрсом. В зале среди зрителей находились его родители, жена и тёща в сопровождении двух врачей и трёх адвокатов. МИД выдал визы и нескольким официальным сотрудникам ЦРУ. Пусть смотрят и слушают.
Пауэрс признал себя виновным, хотя утверждал, что он не шпион, а всего лишь военный лётчик, нанятый для выполнения задания.
В ходе допроса Пауэрс подробно показал свой маршрут на карте, рассказал, что в пунктах, обозначенных в ней, он должен был включать наблюдательное оборудование самолёта. Затем он зачитал указания, сделанные в бортовом журнале: в том случае, если с самолётом что-то произойдёт и он не сможет достигнуть аэродрома Буде в Норвегии, где его ожидали люди из отдела 10–10, он должен немедленно покинуть территорию СССР. Полковник Шелтон сказал, что для посадки подходит любой аэродром, находящийся за пределами Советского Союза.
Когда прокурор спросил Пауэрса, знает ли тот, что нарушение воздушного пространства является преступлением, он ответил отрицательно. Однако признался, что его полёт служил шпионажу.
Во время допроса Пауэрс подробно рассказал о том, как сбили его самолёт, однако из его показаний не было ясно, был ли он сбит ракетой или другим самолётом (на показаниях в сенатском комитете он говорил, что его сбил самолёт).
Пауэрс признал, что найденная у него советская и иностранная валюта была частью его «снаряжения на случай несчастья», предназначенной для подкупа местных жителей, а пистолет и большое количество боеприпасов — чтобы он мог охотиться.
— Двести пятьдесят патронов? Не много ли для охоты? — задал риторический вопрос прокурор.
Пауэрсу угрожала смертная казнь, но казнить его не собирались. Он мог ещё пригодиться! Ему вынесли довольно мягкий по тем временам приговор — десять лет лишения свободы.
Вернувшись в США, его жена Барбара и родители стали умолять президента, чтобы тот сделал всё для вызволения лётчика Фрэнки. Это совпадало и с желаниями советской стороны. 10 февраля 1962 года Пауэрс был обменен на осуждённого в США советского разведчика Рудольфа Абеля (Вильяма Генриховича Фишера, см. очерк).