Lidmašīna ar reisa numuru QZ8501 svētdienas rītā pacēlās no lidostas Indonēzijas pilsētā Surabajā. Aptuveni pēc divām stundām lidaparāta piloti vērsās pie gaisa satiksmes kontrolieriem ar lūgumu atļaut mainīt lidojuma kursu slikto laikapstākļu dēļ. Drīz pēc tam gaisa satiksmes kontrolieriem pārtrūka sakari ar AirAsia lidmašīnu, kas nozuda arī no radaru ekrāniem. Pirms pazušanas lidmašīnas apkalpe neziņoja par problēmām.
Pazušanas brīdī lidmašīna atradās virs Javas jūras. Uz iespējamo avārijas rajonu tika nosūtīti meklēšanas kuģi, bet līdz svētdienas vakaram netika uzietas lidaparāta atliekas. Indonēzijas Nacionālā transporta drošības komiteja pārtrauca meklēšanas darbus līdz pirmdienas rītam.
Pazudušajā lidmašīnā atradās 155 pasažieri, tostarp 16 bērnu un zīdainis, un septiņi apkalpes locekļi. Lielākā daļa no lidaparātā esošajiem bija Indonēzijas pilsoņi, bet bija arī cilvēki no Dienvidkorejas, Singapūras, Malaizijas, Lielbritānijas un Francijas.
Šis bijis traģisks gads Malaizijas avionozarei. Martā lidojumā no Kualalumpuras uz Pekinu mīklaini pazuda aviokompānijas Malaysian Airlines lidmašīna ar 239 cilvēkiem. Jūlijā virs promaskavisko separātistu kontrolētās teritorijas Austrumukrainā tika notriekts Malaysian Airlines aviolaineris ar 298 cilvēkiem.