2004年11月21日早上7时45分，内蒙古包头二里半机场（因为名字太土了，现已经改名包头东河机场），一架隶属于中国东方航空公司云南分公司的庞巴迪CRJ-200型支线客机（民航注册编号B-3072，2002年11月19日出厂，机身序列号7697，至事发时总飞行时长4611小时，3560次起降，机龄2年，还是一架新机。原本属于云南航空公司的B-3072号机当时虽然已经归属东方航空公司，但由于东方航空和云南航空的资产重组还没有完成，因此B-3072号机当时依旧保留着“中国云南航空公司”的涂装）正在进行起飞前的准备工作。该机准备执飞的时从包头二里半机场前往上海虹桥国际机场的MU5210航班。机上当时一共有3名机组成员、2名空乘、1名安全员和47名乘客（38名男性乘客、9名女性乘客，其中1名印尼籍乘客）。
飞机当时的实际全重为23175千克，在24040千克的最大起飞重量允许范围以内，不存在超载情况。
执飞MU5210航班的机长王品时年33岁，1994年5月毕业于中国民航飞行学院驾驶系，驾驶执照准驾机型为波音737和庞巴迪CRJ-200，总飞行时长6851小时又34分钟，2001年12月完成CRJ-200机型的改装，在CRJ-200上执飞了1980小时又36分钟。当天他坐在左座正驾驶位置。
第二机长杨光时年37岁，1989年7月毕业于空军第三飞行学院，驾驶执照准驾机型为波音737和庞巴迪CRJ-200，总飞行时长6001小时又39分钟，2004年6月完成CRJ-200机型的改装，在CRJ-200上执飞了169小时又44分钟。当天他坐在中间观察员座位。
副驾驶易沁炜时年26岁，2001年9月毕业于中国民航飞行学院驾驶系，驾驶执照准驾机型为庞巴迪CRJ-200，总飞行时长1229小时又51分钟，2003年1月完成CRJ-200机型的改装，在CRJ-200上执飞了979小时又57分钟。当天他坐在右座副驾驶位置。
乘务长黄崇燕时年27岁，1997年4月加入东方航空云南公司客舱部，总执飞时长9138小时又54分钟；乘务员史美莲时年22岁，2002年7月加入东方航空云南公司客舱部，总执飞时长2636小时又57分钟；安全员姜朝宏时年35岁，1999年3月加入东方航空云南公司客舱部，总执飞时长9670小时又25分钟。
机组、乘务组所有成员的执照都在规定有效期内，在执飞航班任务前24小时全部依规定休息，没有服用任何违禁药品和酒精饮料。
机组于7时45分登机，依规定程序进行了内部检查单程序，但根据机务人员回忆：由于该机乘客之一的上海复华集团陈苏阳的一再催促提前起飞（他急于赶回上海参加一场公司紧急会议，另：当时支线客机航班管理还不规范，管理类似长途中巴车，往往机组等乘客到齐就向塔台申请起飞，而并不遵守规定的航空时刻表；不过事后上海复华集团矢口否认陈苏阳有催促机组提前起飞一事），机组并没有做例行的绕机检查。更不进行除冰、雪、霜的工作（11月的包头已经银装素裹了）。
8时10分，客舱门关闭，8时11分，机组向包头机场塔台管制申请放行许可。
8时14分，包头塔台管制向MU5210航班机组发布放行许可：“5210放行到上海虹桥，航路按计划，地面静风，零下7℃，修正海压1027，能见度4千米，起飞使用跑道13，应答机0035。”
MU5210机组：“5210明白，放行上海虹桥，航路按计划，地面静风，零下7℃，修正海压1027，能见度4千米，起飞使用跑道13，应答机0035。”
8时15分，MU5210航班机组在塔台的许可下启动了B-3072号机的两台通用电气CF34-3B1涡轮风扇发动机，3分钟后，机组向塔台请求滑出。
本厂长绘制的云南航空涂装的B-3072号CRJ-200支线请求进跑道。”
但主轮离地才2秒，飞机就出现了异常状况，驾驶盘向右达到30.3°，飞机左坡度9.6°，俯仰角12.6°，迎角10.2°，随即飞机出现失速抖杆警告，空速165节，左坡度19.3°，无线°。
王品：“带住带住！”同时他将驾驶盘向右压满至32.5°，同时将方向舵脚蹬向右蹬至2.88°。
王品：“哎——”同时他将方向舵脚蹬进一步蹬至4.75°，并将油门加到最大（左、右引擎的推力当时分别增大到95.4%和94.8%），但是效果不佳，在离地3.5秒后，飞机出现推杆器工作音响警告，推杆器开始工作，驾驶杆由5.75°减至0.22°，驾驶盘向右继续保持在32.5°，飞机当时空速166节，俯仰角15.5°，迎角从12.7°增至14.6°并开始在这个大致区间内变动，左坡度29.8°，航向121.5°。飞机的飞行姿态开始飘忽摇摆。
本厂长绘制的云南航空涂装的B-3072号CRJ-200支线秒，王品开始回驾驶盘，回舵，并连续向左压驾驶盘、向左蹬舵。但旋即推杆器停止了工作，当时飞机俯仰角保持在18°，迎角减小至10.5°，左坡度继续增大到48.6°，随后左坡度开始减小。飞行姿态开始不断左右摇摆，机组已经渐渐把控不住飞行姿态。
王品继续向左快速压盘，蹬左舵。将左坡度竭力减小至17.1°，驾驶盘向左14.3°，方向舵向左蹬至11.72°，飞机俯仰角从18.2°开始减小。
起飞后的第8秒，机长继续将驾驶盘左压盘至32.5°，左舵脚蹬8.63°，使得飞机向右快速滚转，右坡度瞬间达到68.6°，平均滚转速率达每秒39°。随后推杆器第二次启动工作，历时3秒，将飞机仰角从21.2°减小到0.9°，迎角从21°减小到3.7°。机长向右压盘，蹬右舵，飞机开始向左滚转。此时飞机空速169节。3秒后，飞机上升到它能上升到的最高高度——180英尺（约55米）。
在起飞后14.5秒至16秒，机长使用小量右舵将右盘从32.3°减小到23.8°，左坡度62.8°减小到44°，俯仰角从10.4°减小到3.9°，但他此时已经精疲力竭，眼看无力回天。
第16秒至第19秒，机长仍然试图挽救飞机，他从始至终保持向右压盘31.9°，但左舵脚蹬从9.69°急速增至20.3°，此间，俯仰角由3.9°急速下俯到-9.8°，左坡度从44°迅速增加到89.6°，飞行姿态几乎已经和地平线垂直。飞机不可救药的以这样的姿态迅速的向离机场不远的包头南海公园坠去。
8时22分35秒，东方航空云南公司MU5210航班B-3072号庞巴迪CRJ-200型支线客机一头坠毁在位于包头二里半机场13号跑道离地端800米左右、跑道中心延长线米的南海公园内（坐标北纬040°33′02″，东经110°01′01″），飞机坠地后解体，油箱破裂、燃油泄漏并起火燃烧，包括机体在内的部分残骸坠入南海公园的湖中，残骸范围长约100米宽约70米。
一位名叫王永强的目击者说，当时他正在公园里看人冬泳，突然看见一架民航客机从不远处的机场起飞后，飞机尾部冒起了浓烟，晃荡了几下后，一头就栽到湖里。在坠机过程中，南海公园碰碰车游乐场的钢制棚架被撞毁，游船码头的售票亭、栈桥和部分游船被毁。机上的53人全部遇难，无一生还，另外还造成1名留守游船码头的公园老园工和1名正在湖中冬泳的群众遇难。使得这起一等飞行事故造成的遇难人数达到55人。
8时22分53秒，包头机场塔台还在呼叫MU5210航班：“5210，包头呼叫。”
在确认飞机失联后，包头机场方面于8时23分启动紧急救援程序预案，通知机场消防站、机场公司以及机场救护站；8时24分至8时32分，包头机场调度室分别将情况报告给包头市政府值班室，民航主管部门以及包头市的120急救中心和119消防支队。8时29分，第一批消防部队官兵抵达坠机地点，随后武警部队官兵和医护人员以及车辆也陆续抵达，封锁现场、扑灭火情。
当时现场一片火海、浓烟滚滚。消防官兵立即分成3组，一组用泡沫枪灭湖面上航空燃料引起的大火，一组用水枪灭岸上的建筑物及游船上的火，另一组一边进行搜救，一边打捞遇难者遗体。
接到11.21包头空难发生的消息，中国民航总局将此事故定义为特大飞行事故（一等飞行事故）立即组成事故调查组，于事发当日下午抵达包头开展事故调查工作，并根据国际民航组织公约的相关规定通知（飞机制造所在国）加拿大运输安全委员会和（引擎制造商所在国）美国国家运输安全委员会派出授权代表参加事故调查。根据坠机现场勘察飞机左翼翼尖与南海公园碰碰车游乐场顶棚碰撞为第一撞击点，以此为原点，飞机残骸散落在沿坠毁方向夹角为30°的扇形区域内，第一撞击点的碰撞导致左翼尖断裂，燃油外泄起火。此后，飞机从相距8.4米的路灯灯杆和右侧的一幢二层小楼之间穿过，以近90°的左坡度接地，左侧机翼整个折断。地面被撞出了一个面积为2米×3.5米的撞击坑，周围散落着部分左翼、机身‘机尾残片和左侧主起落架。
在距离第一撞击点94.9米处，两艘玻璃钢游船被撞击，散落着飞机的左侧引擎，前起落架和机身的残片，绝大部分残骸上都有烧损的痕迹。湖边游船检票亭和湖区码头部分栈桥被撞毁，栈桥前方的湖水中发现较为完整（带右侧主起落架）的右侧机翼、客舱中段和驾驶舱的残骸。栈桥外侧水中发现（带右侧引擎的）机身尾段，垂直尾翼、水平尾翼、飞行数据记录器和驾驶舱语音记录器也在该区域被发现。
事故调查组通过对CRJ-200机型飞机进行气动性能、机翼污染物、机组操作和处置等做多元化的分析，认为本次事故的原因是：事故飞机在起飞过程中的空气动力特征是，飞机在失速保护系统没给出任何警告的情况下机翼突然失速，致使飞机产生非指令性快速滚转，并最终坠毁。
调查组在检查机翼的残骸后在上面发现了许多污染物，污染物的主要成分是积冰、积雪、结霜等。很显然，机组在起飞前不进行除冰和除霜作业。
事故调查组认为，飞机在包头机场过夜时存在结霜的天气条件。当时的包头当地天气处在霜冻期，11月20日就是起飞前一天，包头机场晴空无云，静风天气，能见度3-6公里，天气现象为霾，该机场的停场过程中天气符合结霜条件，而B-3072号机在21号起飞前就在包头机场停场了一夜。
东航云南公司派驻包头机场放行该次航班的地面人员反映：“2004年11月21日早晨，机务人员对飞机实施例行的外部检查时，用手触摸机翼，发现机翼上有水汽。”但飞机从早晨的例行检查至起飞这两三个小时内没有对飞机再进行过任何外部检查，更枉论进行除冰作业。
飞机在滑跑和起飞阶段操作正常，离地抬轮的操作也正常，飞机离地后就出现非指令性大坡度快速滚转，飞机的异常状态是在失速保护系统没给出任何警告的情况下提前发生，虽然机组迅速采取了压盘、蹬舵的修正动作竭力控制，但飞机没有按照机组的操作恢复至机组预期的状态，坡度反而继续增大，这使机组觉得迷惑而紧张，说明机组自始至终都没有能判明到底发生了什么情况。
由于飞机刚刚起飞离地，高度低、坡度大、变化快，且操纵反应异常，语音记录分析此时机组的精神高度紧张。在这种紧急状况下，机组的注意力很可能高度集中在如何尽快获得对飞机状态的控制，而对随后出现的失速警告及失速推杆器的工作没有意识，没有判断出飞机失速，特别是没有判断出飞机失速是因为机翼失速，因此机组采取的压盘、蹬舵措施没有起到任何效果。控制机翼失速的正确方法应该是推杆较小迎角，使飞机改出失速，使机翼动力回到正常状态，消除升力不平衡产生的滚转力矩，并使副翼重新恢复功能，有效控制滚转。但是因为高度过低，机组本能的向后拉杆试图控制飞机高度，这一操作导致俯仰角和迎角增加，并与推杆器的工作对抗，从而使因为推杆器工作而改出失速的飞机再次进入失速状态。这是由于东航云南公司并没有对机组进行提前失速引起的非指令性滚转的应对培训，机组缺乏对这种情况的判断和处置能力所致。
东航公司对这起事故的发生负有一定的领导和管理责任，东航云南公司在日常安全管理中存在薄弱环节。 经调查认定这起事故是一起责任事故。根据调查的最终结果，中国民航总局和东方航空公司给予12名事故责任人相应的党纪、行政处分。
时任中国东方航空云南公司昆明维修基地电器工程师，对事故发生负有主要责任。给予行政降级处分。
时任中国东方航空云南公司飞行五部经理，对事故发生负有主要责任。给予行政撤职、留党察看一年处分。
时任中国东方航空云南公司飞机部总经理，对事故发生负有主要责任。给予行政撤职、党内严重警告处分。
