6月5日、オーガスタにアメリカ第1軍司令官オマール・ブラッドレー中将とその幕僚が乗艦し、ノルマンディー上陸作戦に参加した。6月6日の上陸作戦当日、オーガスタはドイツ軍防御陣地に対して艦砲射撃を行った。6月10日にブラッドレー一行はオーガスタを去って占領したばかりの海岸に上陸。翌11日未明、オーガスタは空襲を受けたが至近弾1発のみで損傷はなかった。6月12日以降はオマハ・ビーチ沖に移動し、艦砲射撃と対空防御の双方を行った。7月2日朝、オーガスタはプリマスに帰投した。4日後の7月6日、オーガスタは第120.6任務群に加わり、地中海に転戦してメルス・エル・ケビールには7月10日到着した。2日後にパレルモに向けて出港し、7月14日に到着。同日、第86任務部隊司令官L・A・デヴィッドソン少将はオーガスタに将旗を掲げた。翌日、オーガスタはパレルモを出港してナポリに寄港し、艦砲射撃のため出撃した。7月27日にパレルモに戻り、翌28日には再びナポリに向かった。8月12日まで訓練を続けた後、ベンジャミン・W・シドロー准将を乗せコルシカ島に到着した。8月14日、オーガスタはドラグーン作戦支援のため出撃し、21時55分に作戦海域に到着したオーガスタは、翌15日朝、ポート・クロス島に対して主砲弾を6回発砲した。この日、海軍長官ジェームズ・フォレスタルがオーガスタにデヴィッドソン少将を訪ねた。8月16日、フォレスタル長官はオーガスタを後にし、オーガスタは少し後にポート・クロス島の防御陣地に対して63発もの艦砲射撃を行った。8月17日にも軽巡洋艦オマハ (USS Omaha, CL-4) とともに再び艦砲射撃を行い、138発もの8インチ砲弾を撃ち込んだ結果、敵守備隊は降伏した。この後、オーガスタはトゥーロン沖に移動し、艦砲射撃を続けた。トゥーロンとマルセイユは8月29日に占領され、オーガスタとフィラデルフィア (USS Philadelphia, CL-41) は部隊を上陸させて730名の囚人を解放し、その代わりにドイツ軍捕虜を島に押し込めた。8月30日、デヴィッドソン少将は将旗をフィラデルフィアに移し、オーガスタは第86任務部隊から外れた。9月1日、オーガスタは第7巡洋艦隊に加わり、タスカルーサとともにナポリからアルジェリア経由でフィラデルフィアに帰投。その後オーバーホールに入ったが、11月20日に製氷室が爆発する事故が起こり、4名の乗組員が負傷したほか、多数の労働者に死傷者が出た。
衝突後、双方の機体はともに操縦不能になった。全日空58便はしばらく降下しながら飛行していたが、水平安定板と昇降舵の機能を喪失していたため、降下姿勢から回復できずに増速し、やがて音速を超え約15,000ft（約5,000m）付近で空中分解し墜落、搭乗していた乗員乗客162名全員が死亡した。全日空機が音速を超えた際のものと思われるソニックブームが盛岡市内の病院屋上など、墜落地から離れた場所でも確認されている。衝突直後には大きな白い雲状の物が発生した事実を多くの者が目撃しており、金曜日の晴天で白昼に起こった事故であったが、全日空機が墜落して行く姿を写真撮影した者も複数いた。事故発生後の写真に関しては、毎日新聞社発行のサンデー毎日1971年8月15日発行の緊急特別号の表紙に「全日空機 散る」との見出しとともに、空中で自衛隊機と全日空機が接触し、機体が空中分解した後の全日空機が白いジェット燃料の白煙を曳きながら墜落していく様子を捉えた写真が掲載されている｡ 偶然近くの青森県上空を飛行していた東亜国内航空114便パイロットや、花巻上空を飛行していた全日空61便のパイロットが、状況を把握できず混乱に陥った58便からの通信を傍受していたが、それもすぐに途絶えてしまった。なお、操縦士らは地面に激突して大破した機首の中で発見された。また機体が空中分解したため、事件現場の近傍で働いていたり通行していた目撃者は「黒い豆のようなものが落ちてきた」と証言している。乗員、乗客達は安庭小学校のある西安庭地区を中心とした雫石町内の各地に全日空機の残骸とともに落下し、極めて凄惨な状況で発見された。また、全日空機の車輪の残骸が民家の屋根に落下・貫通し、当時81歳の住民の女性が負傷した。墜落の衝撃による火災はなかったため、比較的早く犠牲者の身元が判明したが、遺体は高速で地上に叩き付けられたため、極めて凄惨な状況を呈していたという。また遺体を検死していた警察が犠牲者のうち1名を取り違えるミスをしたため、身元確認の精度について疑問が持たれることとなった。一方の訓練機は、接触の後、錐揉み状態に陥った。訓練生は射出座席装置のレバーを引こうとしたが、機体の回転による遠心力のため手をレバーへ動かすことができず、射出できなかった。しかし、キャノピー（風防）が離脱していることに気づいたため、安全ベルトを外して機体から自力で脱出、パラシュートで雫石駅東南約300mの水田に降下し生還した。無人となった訓練機も空中分解し、田んぼに墜落した。また教官機は、松島飛行場管制所に訓練機が旅客機と接触したことを通報し、その後現場上空を旋回して救援機や管制所に位置や状況などを通報し続けていたが、帰投命令を受けて午後2時59分に松島飛行場へ着陸した。全日空機と自衛隊機の残骸のほとんどは、東西約6km、南北約6kmの範囲に落下していた。全日空機の残骸は、左水平尾翼と垂直尾翼の一部を除いて、雫石駅の東2kmから3.5km、南3.5kmから5kmの範囲に落下した。訓練機の残骸は、右主翼以外は雫石駅の西約1kmの地点に、翼付根から先の右主翼は雫石駅の東1.3kmの地点に落下した。