La aeronave involucrada era un Ilyushin Il-62 M, registrado como CCCP-86614 y operado por la Dirección de Aviación Civil Internacional de Aeroflot. Al momento del accidente, la aeronave contaba con 5549 horas de vuelo y 1144 ciclos de uso. El avión fue entregado a Aeroflot en 1975.

A las 03:32 UTC, el vuelo 331 despegó del aeropuerto de Lisboa y ascendió a 35 000 pies (10 668 m). Mientras se aproximaba a La Habana, la tripulación informó haber visto lecturas falsas de altitud y de la presión del aire. Luego se les concedió permiso para descender de 35 000 a 15 000 pies (10 668 a 4572,0 m), seguido de un descenso a 3000 pies (914 m). En ese momento había cúmulos y la visibilidad era de 8 kilómetros (5 mi; 4,3 nmi) con una densa niebla a 40 metros (131,2 pies), la presión atmosférica era 758 mmHg (0,997 atm) y la temperatura era 21 grados Celsius (69,8 °F).^[2]​^[3]​ A las 8:45:28 (12:45:28 UTC) hora local, todavía a 1270 metros (1 km; 1 mi) de la pista, la tripulación divisó cuatro líneas eléctricas de 28 metros (91,9 pies) de altura, e intentó evitarlos levantando el morro. Sin embargo, a unos 23-25 metros (75,5-82,0 pies), cortaron las cuatro líneas, cortando el estabilizador y cortando los flaps del ala exterior derecha. El daño provocó que la aeronave realizara un giro brusco de 70° grados hacia la derecha durante los tres segundos siguientes. Luego, el avión golpeó el suelo con el ala derecha y el morro, y luego se incendió, destruyéndolo. Sólo quedó la sección de la cola.^[2]​

Los dos únicos supervivientes del accidente fueron una mujer de la Alemania Occidental y un hombre soviético.^[1]​ Una de las víctimas fue José Carlos Schwarz, poeta y músico de Guinea-Bisáu.^[4]​

El vuelo de originado en el aeropuerto Internacional de Moscú-Sheremétievo, con escalas en los aeropeurtos de Fráncort del Meno en Alemania y de Lisboa, Portugal. En la escala de Lisboa una nueva tripulación tomó el mando del avión. La tripulación de cinco hombres estaba formada por el capitán Viktor Orlov, el copiloto Vasily Shevelev, el navegante Anatoly Vorobyov, el ingeniero de vuelo Yuri Suslov y el operador de radio Evgeniy Pankov. En el avión se encontraban cinco azafatas.

La investigación reveló graves errores cometidos por la tripulación en los últimos momentos del vuelo. La causa principal del accidente fue una flagrante violación del procedimiento de aproximación, errores en el cálculo de la altitud que dieron lugar a lecturas de altitud incorrectas que provocaron un descenso prematuro y el intento de la tripulación de realizar una aproximación visual en medio de una densa niebla. También se citó el uso incorrecto del radioaltímetro por parte de la tripulación.^[2]​

• «Flight Safety 1977 – Fatal accidents: Scheduled flights». Flight International: 182. 21 January 1978. Archivado desde el original el 5 November 2012. 

• Esta obra contiene una traducción derivada de «Aeroflot Flight 331» de Wikipedia en inglés, concretamente de esta versión, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.