Kwestią sporną jest to, czy kontrolerzy mieli problemy z prawidłową wymową słów w języku angielskim. Jeśli tak było, utrudniałoby to porozumiewanie się z załogami samolotów. Analiza treści rozmów samolotów z kontrolerami wskazuje, że takie problemy istniały. Załoga samolotu PanAm nie mogła zrozumieć poleceń kontroli, czy mają opuścić podczas kołowania pas startowy zjazdem pierwszym (first) czy trzecim (third) i hiszpański kontroler w końcu odpowiedział im następująco: „Wieża do PanAm. Trzecim, proszę pana! Jeden, dwa, trzy! Trzecim! Trzecim!. W rozmowach słychać również, że zzłonkowie amerykańskiej załogi w rozmowach między sobą ośmieszali umiejętności językowe Hiszpanów. Ten sam problem z numerami zjazdów dotyczył wcześniej także komunikacji pomiędzy samolotem KLM i kontrolerami, którzy ostatecznie nakazali Holendrom wykonanie całości kołowania po pasie startowym.
Alternatywne wyjaśnienie tych trudności komunikacyjnych wiązać się może z przemęczeniem kontrolerów, którzy we dwóch musieli obsłużyć ruch lotniczy niespotykany na tym lotnisku - władze lotniska nie zdołały ściągnąć dodatkowych kontrolerów. Na poparcie tej tezy można przytoczyć - po pierwsze - że kontrolerzy coraz częściej mylili numery samolotów, a - po drugie - sama decyzja o opuszczeniu przez samoloty podczas kołowania pasa startowego zjazdem nr 3, a nie 4 wskazuje na zmęczenie kontrolerów, w normalnych warunkach szybko by się zorientowali, iż użycie zjazdu nr 3 wymaga od kołującego samolotu wykonania dwóch trudnych skrętów o 135°, podczas gdy w przypadku zjazdu nr 4 wystarczą dwa łatwe skręty o 45°
Dodatkowo w owym czasie normą były określone zwyczaje w komunikacji między załogami samolotów a kontrolą ruchu lotniczego, które potencjalnie mogły stanowić źródło poważnych problemów. Panowała dość duża swoboda w formułowaniu treści komunikatów, co sprzyjało ich błędnemu odczytowi. Zasada powtarzania treści otrzymanego komunikatu była zaleceniem, a nie obowiązkiem, dlatego też szczególnie starsi piloci nierzadko po otrzymaniu polecania kontrolera odpowiadali tylko Dobrze/Przyjąłem (czyli OK/Roger) i rozpoczynali jego wykonywanie tak, jak je usłyszeli i zrozumieli.
W przypadku holenderskiej załogi źródłem problemów mógł być też jej skład – kapitanem był główny pilot KLM Jacob Veldhuyzen van Zanten, drugi pilot sporo ustępował mu stażem i pozycją w linii lotniczej, a inżynier pokładowy im obu. Zasadą przy kompletowaniu załóg jest unikanie tak wielkich różnic pomiędzy członkami, ponieważ istnieje spore ryzyko, że młodsi członkowie nie będą mieli odwagi, żeby szybko i zdecydowanie zakwestionować błędne decyzje starszych, a ci z kolei mogą łatwo bagatelizować zastrzeżenia młodszych.
Maszyny musiały czekać na lotnisku na wylot do docelowego miejsca swojej podróży kilka godzin, co wywołało zdenerwowanie pilotów KLM, których ograniczały restrykcyjne przepisy dozwolonego czasu pracy – załoga chciała wrócić w tym samym dniu do Amsterdamu, a przedłużone opóźnienie zmusiłoby ją do przełożenia lotu powrotnego na dzień następny, aby nie został przekroczony czas pracy. W czasie postoju samolot KLM, stojący przed maszyną PanAm, tankował paliwo potrzebne do lotu powrotnego, blokując jednocześnie PanAm. Tankowanie to spowodowało kilkugodzinne opóźnienie w starcie samolotu KLM – samo tankowanie trwało krótko, ale dla bezpieczeństwa przed jego rozpoczęciem wszyscy pasażerowie musieli opuścić pokład samolotu i zostali przewiezieni do budynku terminalu, gdzie część z nich rozpoczęła zakupy w sklepach wolnocłowych. Gdy tankowanie się zakończyło, sporo czasu zajęło zebranie pasażerów (niechętnie przerywali oni zakupy), aby z powrotem mogli wsiąść do samolotu. Samolot PanAm, który nie mógł się przecisnąć między nim a innym samolotem, nie mógł przez to wystartować wcześniej. Dlatego to samolot KLM pierwszy rozpoczął procedurę startu o 16:58. W tym czasie śródgórskie lotnisko pokryła bardzo gęsta mgła i kontrolerzy w wieży oraz piloci widzieli tylko najbliższe otoczenie.
Najpierw KLM zaczął kołować po pasie startowym, gdyż droga kołowania była częściowo zablokowana przez inne samoloty. Początkowo kontrolerzy chcieli, aby holenderski samolot część kołowania wykonał po pasie, a potem zjazdem nr 3 przejechał na drogę kołowania i tamtędy je zakończył, ale nie mogli się porozumieć z Holendrami, czy ma to być zjazd nr 1 czy 3, więc żeby nie tracić czasu zmienili polecenia. Na końcu pasa wykonał zwrot o 180° i ustawił się o 17:04 na pozycji startowej.
O 17:02 na tym samym pasie rozpoczęło się kołowanie PanAm. Kiedy
kapitan KLM chciał już startować, drugi pilot przypomniał mu, że nie
mają zgody na start. W tym czasie piloci PanAm mieli zjechać z pasa
startowego zjazdem nr 3, ale minęli go – nie udało się jednoznacznie
ustalić, co stanowiło przyczynę, prawdopodobnie załoga PanAm-u zajęta przygotowaniami do startu w gęstej mgle przeoczyła
ten i poprzedni zjazd. Kiedy załoga PanAm-u zorientowała się, że
prawdopodobnie minęli zjazd nr 3, wypatrywała zjazdu nr 4 twierdząc, że
łatwiej im będzie teraz skręcić. Mniej prawdopodobne jest wyjaśnienie,
że amerykańska załoga celowo minęła zjazd, żeby nie musieć skręcać o
135° i nie poinformowała o tym kontroli, ponieważ wcześniej nie wahała
się powiedzieć kontrolerom, że skorzystanie ze zjazdu nr 1 wymagałoby
skrętu o 90° i prosić o potwierdzenie (wtedy to kontroler liczył do 3).
Drugi pilot samolotu KLM poinformował wieżę o gotowości do startu. Po chwili kapitan Jacob van Zanteen zakomunikował w języku holenderskim Ruszamy. Powstało zamieszanie i kontrolerzy poinformowali KLM: Dobrze. Bądźcie gotowi do startu. Wezwę was. Słysząc wymianę zdań pomiędzy załogą KLM a wieżą kontrolną piloci PanAm wpadli w panikę: My wciąż kołujemy po pasie startowym!. W wyniku zakłóceń nadanych sygnałów radiowych z wieży i z samolotu PanAm, do pilotów KLM nie dotarł w całości drugi komunikat wieży kontrolnej, jedynie jego początkowy fragment, słowo: Dobrze, co piloci zinterpretowali jako udzielenie zgody na start. Dalsza część komunikatu była silnie zniekształcona. KLM zaczął się rozpędzać. Równocześnie załoga PanAm poinformowała wieżę, że po zwolnieniu pasa nadadzą komunikat. Jednakże prawdopodobnie jedynie inżynier pokładowy samolotu KLM zrozumiał treść tej rozmowy. Piloci zajęci startem mogli nie zwracać większej uwagi na to, co słyszą w słuchawkach. Inżynier usiłował po holendersku uprzedzić obu pilotów, że pas startowy może być zajęty, ale ci odkrzyknęli mu tylko (w języku holenderskim): Na pewno jest wolny!.
O 17:06 piloci dostrzegli się we mgle z odległości kilkuset metrów. PanAm chciał jak najszybciej usunąć się z pasa, w wyniku czego stanął bokiem do KLM, którego załoga próbowała desperacko poderwać maszynę w powietrze, żeby przelecieć nad PanAm. Samolot KLM wpadł na niego z prędkością 290 km/h. Zmiażdżył górny pokład swoimi silnikami oraz podwoziem. Przeleciał jeszcze 150 m, ale utrata dwóch silników i uszkodzenia struktury spowodowały utratę sterowności, przeciągnięcie i uderzenie w ziemię, w wyniku którego nastąpił pożar i eksplozja. Wrak KLM szorował jeszcze po pasie przez 300 metrów. Pozostali przy życiu pasażerowie PanAm desperacko usiłowali ewakuować się z rozbitego, płonącego samolotu wszelkimi sposobami. Dodatkowym zagrożeniem dla ocalałych były pracujące silniki PanAm, które załoga ustawiła na pełną moc próbując usunąć się z pasa, a po zderzeniu z powodu zniszczenia kokpitu nie mogła ich wyłączyć. Silniki wkrótce zaczęły się rozpadać, świadkowie potwierdzają śmierć co najmniej jednej osoby na skutek uderzenia odłamkami z silników.
W samolocie KLM zginęli wszyscy - 234 pasażerów i 14 członków załogi. Z osób, które przyleciały tym samolotem, ocalała tylko jedna pasażerka, udająca się na własną rękę na Teneryfę – skorzystała z okazji, aby wcześniej zakończyć swoją podróż. W samolocie PanAm śmierć w wyniku wypadku poniosło 335 osób, w tym 328 pasażerów. Być może szybsza interwencja straży pożarnej (straż pożarna dotarła do płonącego samolotu dopiero po 20 min., gdyż początkowo myślano, że katastrofie uległ tylko samolot KLM) uratowałaby więcej pasażerów PanAm). Wszyscy ocaleni pasażerowie zdołali bowiem w ciągu minuty od zderzenia opuścić samolot, który zaraz potem stanął w płomieniach. Ogólna liczba zmarłych wskutek katastrofy wynosi 583, a uratowanych 61.
Po katastrofie Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego zmieniła niektóre procedury dotyczące kontaktu samolotów z kontrolą lotu. Zaczęto wprowadzać coraz więcej standardowych sformułowań w języku angielskim do stosowania w komunikacji pomiędzy załogami samolotów a kontrolerami, tak aby ich treść była w możliwie największym stopniu zrozumiała i jednoznaczna nawet w przypadku zakłóceń w transmisji czy niezbyt poprawnej wymowy. Nakazano też zawsze po otrzymaniu polecenia je powtarzać zamiast zdawkowego potwierdzania zwrotami typu OK/Roger. Ponadto nakazano, aby określenia Start (Take off) używać tylko, kiedy jest wydawana bezpośrednia zgoda na start, a w innych sytuacjach należy stosować słowo Odlot (Departure).
