Аварийный отсек удалось быстро осушить, но из-за короткого замыкания в распределительных щитах в нем начался пожар, который привел к полному обесточиванию отсека и отключению насосов. Из-за пропадания электропитания включилась аварийная защита правого реактора, но его компенсирующие решетки не опустились на концевые выключатели. Для обеспечения ядерной безопасности реактора компенсирующие решетки пришлось опускать вручную. В отсек вошли старший лейтенант Николай Беликов и матрос Сергей Преминин. Когда они уже опустили три решетки из четырех, из-за высокой температуры в отсеке (не менее 70 градусов) Николай Беликов потерял сознание. Матрос Преминин вытащил его наружу и вернулся в отсек заканчивать работу. Он заглушил реактор, доложил по трансляции на пульт управления главной энергоустановки: «Работы выполнены!», но создавшийся к этому времени перепад давления заблокировал выходной люк, и Сергей так и остался навечно на боевом посту… На помощь Преминину направили аварийную партию, но вызволить матроса им не удалось.
Поскольку в нескольких отсеках лодки продолжался пожар, Игорь Британов дал команду отключить и левый реактор.
В десятом часу вечера к аварийной субмарине подошли суда «Красногвардейск», «Федор Бредихин» и «Бакарица». К часу ночи эвакуация людей с лодки была практически завершена. На борту К-219 оставался только ее командир, который пробыл там все следующие сутки в ожидании аварийной группы, которая начала готовить лодку к буксировке, — один в обездвиженной лодке, оснащенной баллистическими ракетами, в которой бушует пожар. Теплоход «Красногвардейск» потащил лодку на тросе, но 6 октября буксировочный трос лопнул, и субмарина начала быстро тонуть. Когда К-219 ушла под воду до уровня рубочных рулей, командир по приказу главкома Военно-морского флота покинул лодку буквально за несколько минут до ее затопления.
Лодка погибла, но ядерная катастрофа была предотвращена, радиационный фон в районе затопления субмарины, опустившейся на дно на глубину более пяти километров, остался в норме.
Тем не менее катастрофа приобрела международный резонанс. Михаил Горбачев на переговорах в Рейкьявике с Рональдом Рейганом вынужден был проинформировать его о ЧП на борту советской лодки, ведь при взрыве реактора могла пострадать прибрежная территория Америки. 7 октября ТАСС дал сообщение: «В течение 3–6 октября экипажем нашей подводной лодки и личным составом подошедших советских кораблей велась борьба за обеспечение непотопляемости. Несмотря на предпринятые усилия, подводную лодку спасти не удалось. 6 октября в 11 часов 03 минуты она затонула на большой глубине».
Главнокомандующий ВМФ СССР адмирал флота Владимир Николаевич Чернавин, последний Главком ВМФ Советского Союза, впоследствии вспоминал тревожные октябрьские дни 1986 года:
«Мне позвонили из секретариата ЦК:
— Завтра в 10 часов будет заседание Политбюро, где вас будут слушать по поводу аварии на подводной лодке. Ваш вопрос значится первым. Необходимо подготовить короткий доклад.
Я, разумеется, не предполагал, что меня будут слушать. Воспринял это с беспокойством, но понимал, что тяжесть аварии соответствует вниманию такого уровня. Лодка стратегическая, на борту 16 ракет со спецзарядами, ядерные торпеды, два реактора. Случилась неприятность недалеко от США, да еще накануне встречи М.С. Горбачева с Р. Рейганом в Рейкьявике. То есть политический резонанс может быть весьма серьезным. Свою задачу, готовясь к заседанию Политбюро, я видел в том, чтобы коротко, доходчиво, без специальных подробностей рассказать на основе той информации, которой мы располагали, что же произошло на атомоходе. Так и сделал. Слушали меня очень внимательно и, как я убедился, с пониманием, о чем идет речь. Об этом свидетельствовали и задаваемые вопросы. На Политбюро даже спрашивали об опасности выделения водорода из аккумуляторных батарей. Я пояснил, что водород, смешиваясь с воздухом, образует гремучий газ.