De botsing boven Überlingen gebeurde op 1 juli 2002 om 21:35:32 uur UTC ten noorden van de stad Überlingen aan het Bodenmeer in Duitsland, in een donkere nacht met goed zicht op vlieghoogte2. Bashkirian Airlines-vlucht 2937 was een Tupolev Tu-154M op een chartervlucht van Moskou-Domodedovo naar Barcelona, met 9 bemanningsleden en 60 passagiers aan boord2. DHL-vlucht 611 was een Boeing 757-200 vrachtvliegtuig dat uit Bahrein kwam en op weg was van Bergamo naar Brussel, met alleen de twee piloten aan boord2. Bij de botsing boven Überlingen vlogen beide toestellen onder instrumentvliegregels en stonden ze onder leiding van de luchtverkeersleiding ACC Zürich2. Bij de botsing boven Überlingen gaf de luchtverkeersleider om 21:34:49 uur de bemanning van Bashkirian Airlines-vlucht 2937 opdracht met spoed te dalen naar FL 350, vanwege kruisend verkeer2. Om 21:34:56 uur gaf het TCAS van Bashkirian Airlines-vlucht 2937 het advies te klimmen ('climb, climb'), maar de bemanning bleef de daalinstructie van de luchtverkeersleiding volgen2. Het TCAS van DHL-vlucht 611 gaf om 21:34:56 uur het advies te dalen ('descend, descend'), en de bemanning volgde dat advies op en meldde de TCAS-daling om 21:35:19 uur aan Zürich2. Bij de botsing boven Überlingen raakten de Boeing 757 van DHL en de Tu-154M van Bashkirian Airlines elkaar om 21:35:32 uur op 34.890 voet; beide toestellen stortten neer ten noorden van Überlingen2.

Bij de botsing boven Überlingen kwamen alle 71 mensen aan boord van de twee toestellen om; niemand overleefde2. Aan boord van Bashkirian Airlines-vlucht 2937 waren veel kinderen, onder wie een grote groep schoolkinderen uit Ufa op een schoolreis naar de Spaanse kust, georganiseerd door het lokale UNESCO-comité1.

Het Duitse onderzoeksbureau BFU publiceerde in mei 2004 het eindrapport AX001-1-2/02 over de botsing boven Überlingen, met medewerking van Bahrein, Rusland, Zwitserland en de Verenigde Staten2. Volgens het BFU merkte de luchtverkeersleiding bij de botsing boven Überlingen de dreigende onderschrijding van de separatie niet op tijd op; de daalopdracht aan de Tu-154M kwam toen de voorgeschreven afstand tot de Boeing 757 al niet meer gegarandeerd kon worden2. Het BFU stelde vast dat de bemanning van Bashkirian Airlines-vlucht 2937 de daalinstructie van de luchtverkeersleiding volgde en bleef dalen nadat TCAS had geadviseerd te klimmen, dus tegen het TCAS-advies in2. Als systemische oorzaak van de botsing boven Überlingen noemde het BFU dat de regels voor ACAS/TCAS van ICAO, nationale autoriteiten, de fabrikant en de luchtvaartmaatschappijen niet gestandaardiseerd, onvolledig en deels tegenstrijdig waren2. Het BFU wees er bij de botsing boven Überlingen op dat het management van de Zwitserse luchtverkeersleidingsorganisatie jarenlang tolereerde dat 's nachts bij weinig verkeer maar één verkeersleider werkte terwijl de ander rustte2. Op het moment van de botsing boven Überlingen zat bij ACC Zürich maar één verkeersleider in de controlekamer, die tegelijk de taken van radarplanner, radarleider en dienstdoend chef vervulde2. Tijdens de botsing boven Überlingen was bij ACC Zürich onderhoud aan systemen gaande, waardoor de optische conflictwaarschuwing STCA niet beschikbaar was en de directe telefoonlijnen met naburige centra niet werkten2.

Na de botsing boven Überlingen adviseerde het BFU ICAO op 1 oktober 2002 (aanbeveling 18/2002) om piloten te verplichten TCAS-adviezen altijd op te volgen, ook als de luchtverkeersleiding een tegenstrijdige instructie geeft2. Na de botsing boven Überlingen nam ICAO de aanbeveling van het BFU over en paste het in november 2003 zijn regels aan1. Volgens de huidige ICAO-procedures (PANS-OPS, Doc 8168) moeten piloten een TCAS-advies direct opvolgen, ook als dat botst met een instructie van de luchtverkeersleiding, en nooit tegen de richting van het advies in manoeuvreren; precies dat ging mis bij de botsing boven Überlingen3. In het eindrapport over de botsing boven Überlingen beval het BFU ICAO aan om de ontwikkeling te starten van het automatisch doorsturen van TCAS-adviezen naar de luchtverkeersleiding, bijvoorbeeld via Mode S of ADS-B (aanbeveling 08/2004)2. Het BFU beval de Zwitserse luchtvaartautoriteit na de botsing boven Überlingen aan om ervoor te zorgen dat ACC Zürich altijd door minstens twee actieve verkeersleiders wordt bemand (aanbeveling 02/2003)2. De ACAS-gids van Eurocontrol noemt de botsing boven Überlingen als bekendste voorbeeld van een situatie waarin TCAS-versie 7.0 een advies niet omkeerde; versie 7.1 verbeterde die omkeerlogica3.

Eurocontrol benadrukt dat de verkeersleider na een gemelde TCAS-melding niet meer verantwoordelijk is voor de separatie van de betrokken toestellen en het vliegpad niet meer mag proberen te wijzigen, een les die de botsing boven Überlingen pijnlijk zichtbaar maakte3. Skyguide, de Zwitserse luchtverkeersleidingsorganisatie, wees na de botsing boven Überlingen eerst de Russische piloten aan, maar aanvaardde later de volledige verantwoordelijkheid en vroeg de nabestaanden om vergeving1. Een rechtbank in Konstanz oordeelde op 27 juli 2006 dat Duitsland juridisch verantwoordelijk was voor het handelen van Skyguide bij de botsing boven Überlingen en schadevergoeding moest betalen aan Bashkirian Airlines1. In 2007 werden na de botsing boven Überlingen vier managers van Skyguide veroordeeld; drie kregen een voorwaardelijke gevangenisstraf en de vierde een boete1. In februari 2004 werd de verkeersleider die tijdens de botsing boven Überlingen dienst had, gedood door een man die bij de ramp zijn gezin had verloren1. Het monument 'Broken Pearl Necklace' (de gebroken parelketting) bij Brachenreute herdenkt de botsing boven Überlingen, op de plek waar veel wrakstukken van Bashkirian Airlines-vlucht 2937 neerkwamen1.