31 августа в 22 часа пароход вышел из Новороссийска в Сочи. Отправление пришлось задержать примерно на 10 минут — ждали начальника КГБ по Одесской области генерал-майора Крикунова, который путешествовал с семьёй.
Со стороны Босфора навстречу «Нахимову» шёл балкер (сухогруз) «Пётр Васёв», перевозивший зерно. По правилам судоходства, «Нахимов» должен был уступить дорогу «Васёву», однако Пост регулирования движения судов (ПРДС), который обеспечивал навигационное ориентирование судов, решил, что наиболее целесообразным будет если сухогруз «Петр Васев» пропустит «Адмирала Нахимова».
Капитаны несколько раз подтвердили по радиосвязи это решение. После выхода из акватории порта капитан Вадим Марков спустился в каюту, оставив на мостике второго помощника Александра Чудновского. Тот постоянно был на связи с «Васёвым», где вахтенный третий помощник капитана подтверждал, что всё идет по плану.
На «Нахимове» видели, что сухогруз идет опасным курсом на сближение. При этом по радио «Васев» все время подтверждал, что пропустить пароход. Только в 23:05, после неоднократный просьб и предупреждений на «Васеве» перевели двигатели в «стоп» и начали менять курс.
В 23:10 «Васев» дал полный ход назад. Около 23:11 положили руль право на борт, однако судно вправо не пошло. Суда столкнулись в 23:12 под углом, близким к прямому (около 110%), скорость - около 5 узлов.
Нахимов затонул очень быстро: за 6-7 минут. Другие суда, попавшие в похожие ситуации держались на плаву несколько часов:
- «Титаник» — 2 ч 40 мин на плаву.
- «Андреа Дориа» (1956) ~11 часов, все пассажиры спасены.
- «Михаил Лермонтов» (1986) — несколько часов, все спасены.
- «Максим Горький» (Шпицберген) — было затоплено 4 отсека, жертв нет.