Вечером 28 октября 1955 года линкор «Новороссийск» вернулся из похода для участия в празднованиях по случаю 100-летия обороны. 

29 октября 1955 года в 1 час 31 минуту под корпусом корабля с правого борта в носу раздался взрыв, эквивалентный 1000 - 1200 килограмм тротила, насквозь пробивший корпус линкора, вырвавший часть палубы полубака и пробивший в подводной части дыру в 150 м². Поскольку в месте взрыва находились носовые кубрики, сразу погибло от 150 до 175 человек. Взрыв произошел возле Госпитальной стенки Севастопольской бухты. Кроме того, через 30 секунд раздался второй взрыв по левому борту, в результате которого образовалась вмятина в 190 м².

Линкор пытались отбуксировать на мелководье, но прибывший на корабль командующий Черноморским флотом вице-адмирал В. А. Пархоменко приостановил начатую буксировку. Запоздалое приказание о возобновлении буксировки оказалось бессмысленным: носовая часть уже села на грунт. Не сразу адмирал разрешил эвакуировать незанятых в спасательных работах моряков, которых на юте скопилось до 1 000 человек. Когда решение об эвакуации было принято, крен корабля начал стремительно нарастать. В 4 часа 14 минут линкор лег на левый борт и через мгновение уткнулся мачтами в грунт. В 22 часа корпус полностью исчез под водой.

В катастрофе погибли 614 человек, включая аварийные партии с других кораблей эскадры. Многие были заперты в отсеках опрокинувшегося корабля - из них удалось спасти лишь 9 человек. Водолазы перестали слышать стук запертых в корпусе линкора моряков только 1 ноября 1955 года.

Для выяснения причин взрыва была создана правительственная комиссия во главе с заместителем председателя Совета Министров СССР министром судостроительной промышленности генерал-полковником инженерно-технической службы Вячеславом Малышевым. Малышев являлся инженером высочайшей эрудиции. Он великолепно знал свое дело и читал теоретические чертежи любой сложности, отлично разбираясь в вопросах непотопляемости и остойчивости кораблей. Причиной катастрофы, был назван «внешний подводный взрыв (неконтактный, донный)». Наиболее вероятным признали взрыв немецкой магнитной мины, оставшейся на грунте после Великой Отечественной войны.