Он прославился в 1930-е годы своими рекордными по дальности перелетами, испытал свыше 70 типов самолетов и разработал новые фигуры высшего пилотажа. На подмосковном аэродроме Чкалов поднял в воздух экспериментальный истребитель конструктора Поликарпова И-180. Говорят, что конструктор торопился передать свой самолет в производство, поскольку обстановка в Европе и на Востоке накалялась и начинала вызывать серьезные опасения.

На И-180 был впервые установлен двигатель с водяным охлаждением, самолет проходил цикл наземных испытаний. А Чкалов поднял его в воздух, хотя в тот момент этого категорически нельзя было делать. После трагедии создали специальную комиссию по расследованию причин катастрофы. Одним из итогов ее работы стал арест более 60 человек. Большинство из них никогда уже не вышло на свободу. Из заключительного отчета комиссии следует, что самолет имел массу недоработок: общее количество выявленных дефектов приближалось к пятидесяти. При таком его состоянии были допустимы исключительно его стендовые, наземные испытания, но ни в коем случае не летные. У самолета, на котором взлетел Чкалов, были намертво законтрены стойки шасси, что существенно исказило его аэродинамические характеристики и, вероятно, в значительной степени предопределило катастрофу Это — один из самых важных и непонятных моментов. Почему и кто заблокировал шасси? Сторонники версии об умышленном создании аварийной ситуации как раз в этом видят реализацию коварного замысла. К тому же погодные условия в тот день были неблагоприятными, но это, разумеется, не могло остановить Чкалова. По свидетельствам очевидцев, взлетев, самолет сделал несколько кругов над аэродромом. Опробовав машину на разных режимах, Чкалов повел ее на посадку. Как выяснилось позже, одной из причин трагедии могло стать то, что Чкалов, планируя на посадочную полосу, убавил обороты двигателя, но не закрыл заслонку воздухозаборника системы водяного охлаждения. Это привело к значительному переохлаждению двигателя и, соответственно, к резкому падению его мощности. Когда пилоту стало ясно, что до посадочной полосы самолет не дотянет, он принял решение садиться на поле аэродрома вне посадочной зоны. Но в условиях плохой видимости не разглядел фонарный столб и занесенный снегом штабель досок. Последовал страшный удар. О том же, что произошло дальше, мнения расходятся. По одной из версий, Чкалов, при жестком ударе самолета о землю, был выброшен из кабины, пролетел несколько десятков метров и упал на груду металлолома. Он попал то ли на обрезок трубы, то ли на торчавший из-под снега металлический уголок. Железяка проткнула тело насквозь. По другой версии, металлическая труба, выступавшая из кучи железа, в которую в конце концов врезался самолет, пробила фонарь пилотской кабины, проткнула грудь Чкалова и пригвоздила его к сиденью.

При любой из этих версий смертельно искалеченный пилот долго и мучительно умирал, и, по слухам, никто не имел права к нему приблизиться. Все ждали приезда комиссии из Москвы. А Чкалов был еще жив, по разным данным, от 40 минут до двух часов.