下午4时左右洛司罗迪欧的塔台收到拉斯帕尔马斯方面的讯息，后者即将重新开场，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。 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，跟随着前面的荷航客机在主跑道上滑行，并且指示他们在主跑道左边第3个出口处转弯离开主跑道。而此时PA1736号班机已经滑行至C1(一号出口)和C2(二号出口)之间，泛美航班机组通过查看机场地图得知C3(三号出口)是一个向左的135°弯，而这对波音747这种大型飞机来说要在如此小型的机场转135°的弯是很困难的。通过事后对PA1736班机黑匣子的录音分析得知，当时机组成员试图联系塔台，确认是否确实是C3出口。塔台强调了确实是“左边第三个出口”。机组成员困惑不已，但没有向塔台详细报告C3出口的转弯困难。经过一些分析后，他们认为塔台在第一次发出转弯路径的指示时，他们已经过了C1出口，塔台方面所说的“左边第三个出口”应当指的是再往前数三个的C4(四号出口)，因为以泛美班机的滑行方向而言C4出口与主跑道间的转向角只有45°，这条路径显得比较合理。最终机组人员没有向塔台报告，自行决定继续前进至C4出口后再转弯离开跑道。
另外一方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“好的，请在跑道末端180度回转，并且回报准备已就绪，等待航空交通管制许可”(O.K., 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，能见度只有300米，无论是机场塔台还是泛美与荷航的飞行员，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，又缺乏地面雷达显示飞机位置，无疑令混乱的局面雪上加霜。
KL4805在抵达30号跑道的起跑点后不久，机长便松开刹车推动油门杆准备起飞，但副机长立即以并未收到塔台的起飞航管许可为由及时制止，然后向塔台请求起飞。塔台发出一个关于起飞后航线的航管许可(ATC clearance for certain route after take-off)，但并没有发布起飞的航管许可(ATC clearance for take-off)。荷航机长却误以为他们已被授权起飞。当荷航开始起飞前加速时，副机长曾用无线电通知塔台他们正在起飞，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，结果荷航机组人员只听到塔台说的“OK”却没听到后半段的对话。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，但机长知道如果再不起飞，必将超过执勤时限，且早已因好几个小时的延误而弄得非常焦躁，便武断作出肯定答复。当时有大雾笼罩，能见度仅有300米，机组并不知道PA1736正在跑道滑行，因而强行加油起飞。
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，在他们经过三号出口正打算弯进四号滑行道前往起飞等候区的瞬间，副机长突然注意到跑道远方有荷航客机的降落灯。起初他们以为那时荷航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并离他们越来越近，KL4805其实在奔驰状态。此时距碰撞发生只有9秒钟，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，但毕竟为时已晚。同一时间，荷航的机组仍未发现泛美客机，于是副机长呼叫机长做出起飞动作：“V1”。到了相撞前4秒，荷航机组终于发现在跑道上拚命躲避的泛美客机。
虽然荷航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地道面上刮出一条20米长的深沟，但因为机身加满燃油十分沉重，难以提前拉起，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，并且于撞击位置约150米处坠落地面，并沿跑道滑行约300米后停止。因为荷航客机的油箱是满的(由于之前的延误)，飞机随即爆炸，变成一团火球，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。
事发当日无线电通讯记录
此通讯记录来自事发当日荷航班机黑匣子的原始记录和塔台录音。
时间 对话内容(和部分场景解释)
1705：36.7
1705：41.5 荷航副机长：“等会，我们还没有放行许可。”
荷航机长：“是没有，我知道，去问一下。”
1705：44.6 - 1705：50.8 荷航向塔台：“KLM4805已经准备好起飞，正在等待我们的放行许可。”
1705：53.4 - 1706：08.1 机场塔台：“KLM4805可以飞往Papa Beacon，上升并保持飞行高度9000英尺，起飞后右转飞往040方向飞，直到与拉斯帕尔马斯VOR的325径向交差。”
1706：07.4 荷航机长：“好的”
1706：09.6 - 1706：17.8 荷航向塔台：“明白，可以飞往Papa Beacon，飞行高度9000英尺，切入325径向线，我们现在起飞。”
1706：11.1
1706：12.3 荷航机长：“准备……检查推力。”
1706：14.0
1706：19.3 泛美机长：“不……嗯。”
1706：19.39 - 1706：23.19 (泛美班机和机场塔台的通话在荷航班机无线电内产成高频噪音，通话内容未被KLM机组听到)
1706：20.08 机场塔台：“请等候起飞，我会通知你们”。
1706：20.3 泛美副机长：“我们还在跑道上滑行，PA1736。”(这段话由于荷航班机无线电的通信产成高频噪音，未被KLM机组听到)
1706：25.6 机场塔台：“明白，PA1736，请在离开主跑道后通知我。”
1706：29.6 - 1706：31.7 泛美副机长：“好的，我们会在完成后通知你。”
机场塔台：“谢谢。”
1706：xx.x 泛美机长：“我们快点离开这个鬼地方。”
1706：xx.x 泛美副机长：“看起来他有点焦虑，对吧。”
1706：xx.x 泛美飞行工程师：“是啊，在他认为我们弥补这一切的时间。现在，他在赶时间。”
1706：32.43 荷航工程师：“他还没有留空跑道么?”(荷兰语：Is hij er niet af dan?)
1706：34.1 荷航机长：“你说什么?”(荷兰语：Wat zeg je?)
1706：34.15 荷航-?：“是的”。
1706：34.7 荷航工程师：“他还没有留空跑道么，那架泛美航班?”(荷兰语：Is hij er niet af, die Pan American?)
1706：35.7 荷航机长：“喔!是的!(那架泛美已留空跑道了!)”(高喊)
1706：40.5
泛美机长：“它(KLM4805)在那……快看，见鬼它在向这边冲过来了。” 泛美飞行工程师：“离开!离开!快点离开!”
1706：43.5 荷航副机长：V-1
1706：44.0
1706：47.44
1706：50
伤亡统计
在这件举世震惊的惨剧中，两架飞机相撞造成583人死亡，以当时史无前例的惨重程度而登上民航史上第一名的位置。纵使是1985年8月12日发生的日本航空123号班机坠机事故中，520人的死亡人数打破了单一一架飞机上的死亡人数纪录，但在总受害人数上仍未超过特内里费空难。2001年9月11日发生的911事件中，共有2,753人在纽约世界贸易中心的事故现场死亡，是史上因为飞机引发的灾难中死伤人数最惨重者，但该事件中有2,606人是大楼中的地面受害者，因搭乘美国航空11号班机与联合航空175号班机而丧生的乘客与机组人员，实际上为147人[2]。
KL4805班机：事故当时该班机上共有234名乘客与14名机组员，其中大部分的乘客是荷兰人，另有2名澳洲人，4名德国人，与2名美国人，在事件中机上无人幸免(机上原有一名乘客因住在特内里费岛，趁飞机让旅客下机休息时脱团而逃过一劫[3])。
PA1736班机：在事故发生时，该班机上共有382名乘客与14名机组员，其中326个乘客与9个组员死亡，大部分都是死于满载油料的飞机爆炸后的大火。但位在该机机首与机尾部分仍然有不少幸存者，包括56名乘客与5名组员，其中泛美的机长，副机长以及飞航工程师亦逃过一劫。
事故调查
共约70名来自西班牙、荷兰、美国的事故调查员，以及事故双方航空公司的代表参加了整个调查过程。经调查表明，荷航机组“对通讯内容的错误解读”和泛美机组“错误认定”塔台要求他们进入的是C4出口是造成灾难的主要原因。事后对黑匣子的通话记录分析表明，事发时机场塔台让荷航班机在出发点等待的通知被后者错误的理解成授权起飞。
尽管仍存在很多争议，但以下是得到普遍认同的导致此次事故的几个主要原因：
荷航的机长在没得到空中交通管制许可确认的情况下强行起飞。
荷航的机长在听到泛美机组报告还在跑道上滑行时，没有及时中止起飞操作。
当荷航的飞航工程师对泛美航班是否已经让出主跑道而向机长提出质疑时，荷航的机长贸然作出了肯定的判断。
无线电通讯问题(当一机组同另一机组以及塔台同时通话时，发生通讯中断现象)。
荷航航班副机长在同塔台的通话中使用了不标准的用词方法。
天气问题，大雾影响视线，以致两架客机的驾驶反应时间受到影响。
其它
由于缺乏适当的设备又容易起大雾，发生重大空难事件的洛司罗迪欧机场今日早已不经营国际航线班机的起降业务。加那利空难发生后的来年11月，所有的国际航线起降就改至特内里费岛南部新建的索菲亚王后机场(Aeropuerto Reina Sofía)，而原机场则是作为该岛与附近其他岛屿间的区域航线使用。但随住近年旅客数目的增加，机场仍提供不定期来往西班牙本土、欧洲和南美的航班。
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