Чкалов погиб 15 декабря 1938 года при проведении первого испытательного полета на самолете И-180 конструкции Н.

Н.Поликарпова. Полетное задание предписывало совершить "первый полет без уборки шасси с ограничением скоростей … по маршруту Центральный аэродром, на высоте 600 м.". В тот день был мороз около 25 градусов. В.П.Чкалов прибыл на аэродром, сел в самолет, опробовал мотор, управление рулем, закрылками и вырулил на старт…
В кратком сообщении, которое руководство завода № 156 направило сразу после катастрофы И.Сталину и В.Молотову, говорилось:
"Самолет оторвался от земли после разбега, примерно в 200-250 метров и, набрав высоту 100-120 метров, с виражом пошел на первый круг. Далее полет продолжался на высоте 500-600 метров. Закончив первый круг над аэродромом, самолет пошел на второй круг, растянув последний в сторону завода № 22, после чего пошел на посадку. Не доходя до аэродрома один-полутора километра, с высоты около 100 метров самолет сделал вираж влево и скрылся за постройками. Самолет обнаружен на территории дровяного склада (Магистральная ул., д. № 13) возле Хорошевского шоссе. Самолет при снижении зацепил и оборвал провода на территории склада и, развернувшись, врезался в кучу дровяных отходов. При ударе т.Чкалова выбросило вперед на 10-15 метров вместе с хвостовой частью фюзеляжа, управлением и сиденьем. Передняя часть самолета разбита. Пожара не было. Т.Чкалов был тотчас же взят еще живым работниками склада и доставлен в Боткинскую больницу, где скончался через несколько минут".
По другим данным, Чкалов был жив еще от 40 минут до двух часов. И последними его словами по воспоминаниям очевидцев были следующие: "В случившемся прошу никого не винить, виноват я сам".
Тем не менее, сразу после катастрофы были арестованы заместитель Поликарпова Д.Л.Томашевич, директор завода № 156 М.А.Усачев, начальник главка Наркомата авиационной промышленности С.И.Беляйкин, начальник Летно-испытательной станции (ЛИС) полковник В.М.Порай и др.
Гибель прославленного летчика породила массу слухов, легенд. И до сего времени, несмотря на заключения официально созданных комиссий, существует несколько версий о причинах падения самолета, которым управлял В. Чкалов. Все они сводятся к попыткам ответить на главный вопрос: это было роковое стечение обстоятельств или Чкалов стал кому-то неугоден и его убрали?