El vuelo 553 despegó del Greater Pittsburgh International Airport con destino al Dayton Municipal Airport. Después de pasar Columbus, Ohio, el vuelo fue autorizado a descender del nivel de vuelo (FL) 200 (aproximadamente 20 000 pies (6096,0 m) sobre el nivel del mar) hasta 3000 pies (914,4 m). El vuelo se encontraba en espacio aéreo no controlado, pero bajo el control del radar de aproximación de Dayton, el cual advirtió a los pilotos sobre tráfico VFR no controlado delante y ligeramente a la derecha, a una milla de distancia, unos 18 segundos antes de la colisión. La tripulación acusó recibo del aviso de tráfico. Mientras el avión descendía pasando por 4500 pies (1371,6 m) a una velocidad de 323 nudos (372 mph; 598 km/h) en rumbo suroeste, su parte frontal derecha colisionó con el lado izquierdo de un Beechcraft Baron 55 que volaba hacia el sur.^[2]​ Ambas aeronaves cayeron en el Municipio de Concord, una zona rural al noroeste de Urbana, en el condado de Champaign. La colisión ocurrió justo al noreste de la intersección de Melody Lane y Woodville Pike.^[1]​

Reglas de vuelo visual (VFR) estaban en vigor en el momento del accidente, lo que significa que los pilotos de ambas aeronaves eran responsables de "ver y evitar" a otros aviones. Además, el controlador de radar declaró que no vio al Beechcraft en su pantalla hasta 22 segundos antes del impacto. Los controladores testificaron que la zona cerca del sitio del accidente era un área donde los pequeños aviones podían ser difíciles de detectar en el radar, aunque las pruebas de vuelo realizadas en el área fueron inconclusas.^[1]​

La Junta Nacional de Seguridad del Transporte investigó el accidente y determinó que, debido a la alta tasa de descenso del DC-9, sus pilotos no pudieron ver al otro avión a tiempo para evitar la colisión. Las condiciones meteorológicas incluían nubes dispersas y delgadas, con neblina que reducía la visibilidad a entre 6 a 7 millas (9,7 a 11,3 km), el doble del mínimo requerido de 3 millas (4,8 km) para vuelos VFR.^[1]​

Promulgada en 1961 tras la colisión aérea de Nueva York en 1960, la normativa FAR Parte 91.85 imponía restricciones de velocidad por debajo de los 10 000 pies (3048,0 m) dentro de un radio de 30 millas náuticas (55,6 km) de un aeropuerto de destino. Después del accidente del vuelo 553, se prohibió que las aeronaves excedieran los 250 nudos (288 mph; 463 km/h) de velocidad indicada (IAS) en todas las áreas por debajo de 10 000 pies (3048,0 m). El accidente también influyó en la decisión de la Administración Federal de Aviación (FAA) de crear áreas de control terminal o TCAs (actualmente llamadas espacios aéreos clase B) alrededor de los aeropuertos más concurridos del país. El espacio aéreo de Dayton no se convirtió en TCA, experimentando solo cambios menores hasta ser reclasificado como espacio aéreo clase C a finales de la década de 1980.

• Descripción del accidente en Aviation Safety Network
• Vuelo 553 preparando su salida en una foto de Bob Garrard, 1967
• Junta Nacional de Seguridad del Transporte Informe AAR68 sobre el accidente