被擊落的國泰VR-HEU客機
美軍SA-16降落水面救起VR-HEU生還者
被解放軍擊落的飛機原為C-54A型（DC-4為該款飛機民用時之型號），由美國道格拉斯飛機公司製造。1944年5月16日交付美國陸軍航空兵使用。1946年2月，賣予皇家荷蘭航空（KLM）。1949年8月轉賣國泰航空，機身編號改為VR-HEU。按歷史照片及當日機長描述，飛機除了在兩方機身寫有國泰航空之英文名字（Cathay Pacific Airways）以外，在垂直尾翼更有5英呎乘3英呎之英國國旗。
1954年7月23日早上（2019GMT，香港時間0419），機身編號VR-HEU的國泰DC-4型客機，載著6名機組人員及12名乘客從曼谷返港。此班機原由新加坡起飛，停曼谷後繼續返港。早上0840（香港時間），飛機以9000英呎高度，飛至海南島以東30海浬之公海上空，位於國際航線之內。機長及副機長發現飛機兩側分別各出現一架螺旋槳戰機（按事後中共資料，兩機實為解放軍空軍La-11型蘇制戰機）。發現戰機後不久，國泰飛機突然在毫無預警的情況下受戰機射擊。客機的一號引擎、四號引擎及油箱被擊中及即時起火，火勢更向四處蔓延。
至於機艙內，當時情況亦一片混亂。機艙的窗戶被打碎，機身出現大破洞，空氣中充滿硝煙。機上一名空中服務員中槍當場身亡，駕駛艙部份儀表被打壞。副機長及機上一名機械士冒險走向機尾，向乘客派發救生衣及毛氈。機上華籍通訊員按指示立即發出求救訊號，並在飛機墮海前不停重複。機長則在兩戰機之間不停作出機動閃避，並從9000英呎急速向下俯衝。飛機先後失去尾舵、襟翼。下降至1000英呎高度以下，兩架戰機方才停止攻擊。在攻擊開始後約兩分鐘，飛機以160節的速度，在海面成功迫降，右邊機翼與機尾在迫降時折斷。部份生還者成功離開下沉中的飛機殘骸。機長及副機師待證實解放軍離去後，約於兩分鐘之後方才爬上充氣式救生艇，並救起其餘各人。
一架由越南河內飛香港，法屬越南航空的民航機事發時在現場附近，收到求救訊號改道到往現場，機上有人目睹國泰客機沉沒，並發現漂浮海上之救生艇。法國從最接近事發地點之越南峴港，派出一架PB4Y型飛機到場。駐港英國皇家空軍，指示一架當時正從香港飛西貢之列達式（Vickers Valetta）軍用運輸機改道到現場，另外從啟德機場先後派出一架軍用York型運輸機、一架新德蘭（Short Sunderland）飛艇，及兩架黃蜂型（De Havilland Hornet）戰鬥機到場搜救。國泰航空亦從香港派出一架PBY水上飛機。
美國空軍得到消息後，從菲律賓克拉克空軍基地先後派出航空拯救隊的兩架格魯曼SA16信天翁式飛艇（Grumman SA16 Albatross）協助拯救。此外美國海軍由在鄰近西沙群島海域值勤之大黃蜂號航空母艦派出8架A-1 Skyraiders攻擊機到場。
英屬香港啟德機場透過無線電，通知廣州白雲機場有客機在海南島對開海面墮海，香港政府將派出駐港軍機救援。白雲機場則回應，只准許新德蘭飛艇到場，威脅其他國家軍機若進入中國領空，將會被解放軍擊落而不予警告。但英、美、法等國的救援部隊選擇不予理會。英國皇家空軍最先抵達，但由於現場風浪太大，浪高至15英呎，新德蘭飛艇盤旋2小時仍無法降落。美軍航空拯救隊的首架SA16於下午1時左右抵埗。機長Woodyard上尉盤旋半小時後，選擇在海南離島「大洲」附近，海浪稍細處冒險降落，然後在大浪中滑行兩英里，救起所有生還者。SA-16之後以噴射引擎輔助起飛，於下午5時30分抵達啟德機場，可是其中一名女乘客於降落前身亡。其他獲救者送往香港九龍醫院。
Woodyard上尉後來因此次救援行動獲飛行十字勳章。
中華人民共和國與英、美、法的關係立即緊張。英國向中華人民共和國提交抗議。美國國務卿杜勒斯則發表強硬聲明，譴責中華人民共和國行為野蠻。美國國防部派出包括兩艘航空母艦菲律賓海號及大黃蜂號在內之戰艦群，抵達海南島附近海域繼續搜索。太平洋艦隊司令公開表明，若美軍受到威脅，將不會猶豫立即作出攻擊。其他航空公司停飛該航段。
3天後的7月26日上午10時05分，美國海軍航空兵與中國人民解放軍空軍再次在海南島東部海域發生空戰，解放軍空軍第29師的兩架拉-11戰鬥機全部被擊落，長機飛行員周振東與僚機飛行員陣亡。對此次空戰，中美官方給出了不同的說法。中華人民共和國外交部副部長章漢夫於27日提出最嚴重抗議的聲明：「七月二十六日，包括美國航空母艦兩艘及驅逐艦若干艘的混合編隊，進入我國海南島東部附近海面，九時二十五分由艦上起飛的美國戰鬥機四架，侵入我國榆林港上空。十時零五分，又一批美國戰鬥機十二架侵入我海南島樂會上空，向我國兩架巡邏飛機攻擊，我兩機遭擊落。其後又有美國戰鬥機兩架向波蘭商輪兩艘及我國的護航艦進行俯衝射擊，經我艦自衛還擊後逃逸。」
空戰當天，美國承認了此事，並稱是中國戰鬥機先發起攻擊。27日，美國國務院也發出了對中國的抗議聲明。美國海軍航空兵對此次空戰有詳細的記載：CVA－47菲律賓海號（Philippine Sea）的VF－54中隊AD-4螺旋槳攻擊機主動攻擊了拉-11，協同攻擊的是VC-3中隊的F4U-5N螺旋漿戰鬥機。擊落第一架拉-11的是：VF-54中隊AD-4飛機飛行員Lt. Roy M. Tatham，VF-54中隊AD-4B飛機飛行員Ens. Richard R. Crooks參與。擊落另一架拉-11的是VF-54中隊AD-4飛機飛行員LTJohnL.Damien，VF-54中隊AD-4飛機飛行員Lt John M. Rochford，VF-54中隊AD-4B飛機飛行員Lt. Cdr. Paul I. Wahlstrom，VF-54中隊AD-4飛機飛行員Lt Richard S. Ribble，VC-3中隊F4U-5N飛機飛行員Lt. Cdr. Edgar B. Salsig參與。
而就在同一天的7月26日，中華人民共和國外交部對英方表示遺憾，指出7月23日事件起因是兩架戰機當時在三亞榆林港南部海域上空執行為蘇聯東歐國家輪船護航巡邏任務時發現了一架大型飛機，地面指揮命令查明，但兩名戰機機師誤以為飛機是屬於國民黨的轟炸機，並擅自將其擊落。中華人民共和國政府指事件屬於意外，對傷者及受難者家屬致以同情及慰問，並表示將向相關方面負擔賠償
事後，中國大陸政府分別向國泰賠償251,400英鎊，向英方賠償的總額則為367,000英鎊。
事發後解放軍空軍航空兵第29師第85團當事長機飛行員趙旭被判處有期徒刑1年；僚機飛行員韓光榮被處以禁閉1個月；此戰地面指揮員、解放軍空軍航空兵第18師副師長曹振邦受到紀律處分。
