9 апреля 1963 года субмарина вышла из гавани Портсмута в Атлантический океан на глубоководные испытания. На борту субмарины во время испытаний находились 129 человек: 12 офицеров, 96 старшин и матросов из состава экипажа корабля, четыре офицера Портсмутской верфи и 17 гражданских специалистов.10 апреля 1963 года в 6 часов 35 минут субмарина пришла в район испытаний, сюда же прибыло и судно сопровождения "Скайларк". В 7 часов 47 минут с "Трешера" сообщили на "Скайларк" об окончании последних приготовлений и начале погружения на предельную глубину. В 7 часов 52 минуты с "Трешера" вышли на связь и сообщили о погружении на 400 футов (122 метра). В 8 часов 09 минут капитан "Трешера" сообщил, что находится на половине предельной глубины. В 8 часов 35 минут на "Скайларк" поступило сообщение, что подводная лодка находится на глубине "минус 90 метров". В 8 часов 53 минуты с "Трешера" сообщили, что идут на предельную глубину. После этого качество связи ухудшилось, но с подлодки продолжали поступать сообщения. В 9 часов 13 минут с борта АПЛ поступило сообщение о наличии неполадок. В 9 часов 17 минут на "Скайларке" получили невнятное сообщение, штурман судна "Скайларке" услышал фразу "превышение тестовой глубины". После этого послышался шум, который впоследствии был охарактеризован, как "треск разламывающегося корабля". В 11 часов 04 минуты командир "Скайларка" приказал передать радиограмму командованию о том, что не может установить связь с "Трешером". К концу дня в район поиска прибыли самолет и корабли, которые обнаружили на поверхности воды масляную пленку. Чуть позже были найдены несколько кусков пробки и пластмассы, которые использовались в качестве изоляционного материала на подводных лодках.11 апреля 1963 года в 10 часов 30 минут утра на пресс‑конференции было официально объявлено о гибели подводной лодки "Трешер" и всех 129 человек, которые находились на ее борту.
Вячеслав Мазуренко