1954年7月23日上午，英國國泰航空班機從新加坡起飛，機上共有18人。飛機到達曼谷後，7人下飛機，9名新乘客上機。飛機飛到海南島20英裡以外的公海上空時，駐海口空29師85團拉－11正在在三亞外海為蘇聯油輪護航。由於當時大環境複雜，美國空軍戰鬥機經常在海南島附近活動，導致我方誤以為這架從印度飛往香港的民航班機是有威脅的飛機，隨後對該機發起了射擊。
飛機的一號發動機被擊毀，四號發動機和四號油箱起火，機長準備迫降。此時，中方的戰鬥機沒有停止攻擊，一名女服務員、一名機組人員以及美國人Len Parish和他的兩個兒子當場身亡，而Len Parish的妻子沒有受傷。隨後，機械師冒險進入客艙，教乘客穿救生衣。因此，有些乘客在飛機迫降前就穿好了救生衣。飛機艱難迫降，我方也停止了攻擊，攻擊時間大約持續了兩分鐘，飛機上10人不幸遇難。
飛機在遭到攻擊時，發出了求救信號。最先收到求救信號並趕來的是法國PB4Y－2型海上巡邏機，該機向香港派出的英軍桑德蘭水上飛機提供了飛機的位置。但因為浪太大，桑德蘭救援機無法降落。這時，美國空軍第31搜救中隊從菲律賓的克拉克基地飛來救援。美國空軍擅自進入中國領域，我方多次警告美軍離開，美軍置之不理。
24日，英國駐華首任代辦杜維廉就民航機事件向中國發出照會。對此，中國外交部副部長章漢夫表示對此次不幸事件表示遺憾，對傷亡者及其親屬表示同情和慰問，中方給予適當的賠償和撫恤。
美國從來都是看熱鬧不嫌事大的一個國家，甚至喜歡火上澆油，什麼事都要插一腳。當天，美國國防部長威爾遜以救援失事的民航機為藉口，派出航母戰鬥群抵達海南島附近。而英國方面保持了相當克制的態度，拒絕和美國一起發表抗議，英國深知進一步挑釁的結果並不好，公開譴責中國可能製造引起第三次世界大戰的國際事件。
但是，美國並不這樣想。26日，空軍兩架拉－11為波蘭「和平」號油輪等商船護航。美國24架戰鬥機入侵海南島東南大洲島上空，其中12架戰鬥機在北鰲港上空對拉－11發起攻擊，機長周振東和僚機被迫反擊，不幸遇難。隨後，美機向護航艦艇掃射，護航艦艇不得不開炮還擊。不久，美機離去。中國空軍誤擊民航機及以後的事件，差點讓中美兩國在朝鮮停戰一周年的時候大打出手。至於美方最後為什麼會停手，不得而知。
最終，國泰航空開出了一張25.14萬英鎊的賠償帳單，讓中國在13個月以內支付這筆錢。但我國最後賠償了英國36.7萬英鎊，並給予當事的飛行員和地面指揮員刑事處分和紀律處分，以表示中方的歉意和誠意，這便是震驚世界的「海南島事件」。