MV Wilhelm Gustloff
Chiến dịch Hannibal

Chuyến đi cuối cùng của con tàu là để sơ tán dân thường, thủy thủ tàu Kriegsmarine và lính Đức từ Gotenhafen đến Kiel  Quân số thủy thủ trên tàu cộng thêm danh sách hành khách ghi là 6.050 người trên tàu, nhưng nhiều thường dân đã không được ghi lại chính thức tại danh sách này của tàu. Trong những năm 1980 và 1990 Heinz Schön, người thực hiện nghiên cứu kỹ lưỡng vụ đánh chìm này, đã kết luận rằng: Tàu Wilhelm Gustloff đã mang theo: 173 người của lực lượng vũ trang hải quân phụ, 918 nhân viên của Sư đoàn Đào tạo tàu ngầm số 2 (2 Unterseeboot-. Lehrdivision), 373 phụ nữ  làm trợ lý cho hải quân, 162 thương binh và 8.956 dân thường, với tổng số 10.582 hành khách và toàn bộ thủy thủ của con tàu  Mặc dù con tàu đã được thiết kế chở cho 1.465 hành khách, nhưng thực tế nó có khả năng mang nhiều hơn nữa trong những chuyến hải trình ngắn, vì tàu có nhiều không gian chung, nhưng nó lại chỉ có ít hơn 50% các thiết bị cứu hộ cần thiết cho lượng hành khách bổ sung này. [cần dẫn nguồn]
Con tàu rời Gotenhafen đầu vào ngày 30 tháng 1 năm 1945, và được tàu khách Hansa hộ tống (tàu Hansa này cũng đầy thường dân và nhân viên quân sự) và hai tàu ngư lôi khác. Tàu Hansa và một tàu phóng ngư lôi gặp trục trặc về cơ khí và không thể tiếp tục đi tiếp, nên để Tàu Wilhelm Gustloff tiếp tục hành trình chỉ với một tàu ngư lôi Lowe hộ tống. Chiếc tàu có bốn thuyền trưởng (ba dân sự và quân sự một) trên tàu, và họ không thể đồng ý phương án tốt nhất để hành động bảo vệ tàu chống lại tấn công từ tàu ngầm. Chống lại những lời khuyên của người chỉ huy quân sự, Thiếu tá Wilhelm Zahn, một sĩ quan tàu ngầm, đưa ra phương án đi theo vùng nước nông gần bờ và không bật đèn chiếu sáng, nhưng Đại úy Friedrich Petersen, quyết định đi theo vùng nước sâu. Khi ông được thông báo bằng radio rằng có một đoàn tàu hộ tống phá mìn của Đức đang tới, ông quyết định bật đèn lái tàu sang màu đỏ và xanh lá cây để tránh một vụ va chạm trong bóng tối, nhưng lại làm cho Tàu Wilhelm Gustloff dễ dàng bị phát hiện trong đêm. Vì tàu có trang bị cả vũ khí phòng không, hơn nữa nó đã bị đổi sang màu đen, nên nó không được coi như là một con tàu bệnh viện nữa, và nó lại có vận chuyển binh lính, do đó nó không được bất kỳ sự bảo vệ theo hiệp định quốc tế đối với một con tàu bệnh viện.
Con tàu đã sớm bị phát hiện bởi tàu S-13, dưới sự chỉ huy của thuyền trưởng Alexander Marinesko. Tàu S-13 đã thả ba quả ngư lôi và cả ba quả ngư lôi đã trúng vào bên cạnh Tàu Wilhelm Gustloff lúc nó đang ở  khoảng 30 km (19 dặm) ngoài khơi giữa Großendorf và Leba ngay sau thời điểm 21h:00 (CET). Marinesko dự định để bắn bốn quả ngư lôi nhưng quả thứ bốn không nổ, phải gỡ khỏi bệ bắn. Quả ngư lôi đầu tiên trúng vào mũi tàu. Quả ngư lôi thứ hai trúng vào bể bơi, quả thứ ba trúng ngay trước phần giữa tàu, vào phòng máy, đúng khu vực ống khói, và từ đó làm tàu mất điện. Con tàu đã gửi điện về cảng,  và cố quay mũi tàu về. Bi kịch tàu Gustloff lúc này chỉ mới bắt đầu.
Trong hoảng loạn sau đó, nhiều hành khách bị chà đạp vì vội vàng xuống các xuồng cứu sinh và áo phao. Một số thiết bị đã bị mất, là kết quả của cơn hoảng loạn. Nhiệt độ nước ở Biển Baltic vào thời gian này của năm thường là khoảng 4 °C (39 °F), tuy nhiên, đây là một đêm đặc biệt lạnh, với một nhiệt độ không khí của -18 đến -10 °C (-0 đến 14 °F) và băng nổi khắp mặt nước. Nhiều người chết ngay là do hoặc trực tiếp trúng ngư lôi hoặc chết đuối vì nước lạnh ùa vào. Những người khác đã bị dẫm đạp trong hoảng sợ lúc đầu ngay tại cầu thang và sàn tàu, và nhiều người nhảy xuống biển Baltic đầy băng. Có những báo cáo rằng có em bé níu được vào người lớn và những bà mẹ cố gắng cứu con của họ, mặc dù sóng lớn liên tục kéo chúng ra khỏi mẹ chúng, nhưng phần lớn đã thất bại, không thể và không bao giờ tìm thấy lại được. Trẻ nhỏ mặc áo phao cỡ dành cho người lớn thì bị chết đuối vì bị chúc đầu xuống dưới nước và dốc ngược chân lên trong không khí, do áo cứu sinh không vừa.
Chưa đầy 45 phút sau khi bị tấn công, Tàu Wilhelm Gustloff nghiêng về một bên, rồi chúc mũi tàu xuống dưới nước, tới lúc nghiêng 36 độ, thì trượt thẳng xuống nước, ngập trong 44 mét (144 ft) nước. Lực lượng Đức đã cứu một số những người sống sót từ vụ tấn công này: Tàu ngư lôi T-36 cứu được 564 người; ngư lôi thuyền Lowe cứu được 472 người, Tàu dò mìn M387: 98 người; Tàu dò mìn M375: 43 người; Tàu dò mìn M341: 37 người, tàu hơi nước Göttingen: 28 người; Tàu phát hiện ngư lôi (Torpedofangboot) TF19: 7 người; Tàu hàng Gotland chở hang: 2 người, và tàu tuần tra V1703 (Vorpostenboot) đã cứu được 1 em bé.