Stockholm menabrak sisi kanan Andrea Doria di dekat bagian tengah. Itu membuat lubang besar yang dalamnya hampir 40 kaki (12 m). Itu memecahkan beberapa kompartemen kedap air di Andrea Doria. Itu juga memecahkan lima tangki bahan bakar. Tangki bahan bakar diisi oleh 500 ton air. Stockholm dan Andrea Doria terpisah dalam 30 detik. Andrea Doria mulai miring ke sisi kanannya. Tak lama kemudian, separuh sekoci tidak bisa digunakan, karena terlalu miring. Berat tangki bahan bakar yang terisi air juga menariknya ke bawah. Seluruh bagian depan Stockholm hancur, tetapi tidak tenggelam. 46 penumpang Andrea Doria tewas akibat kecelakaan itu. Lima awak Stockholm juga tewas. Namun, satu korban selamat yang luar biasa adalah Linda Morgan, seorang penumpang Andrea Doria yang mendarat di Stockholm ketika mereka jatuh.
Tiga puluh menit setelah kecelakaan, orang-orang di Andrea Doria memutuskan untuk meninggalkan kapal. Namun, beberapa kru sudah pergi. Ini membuatnya lebih sulit karena tidak ada kru yang ada di sana untuk membantu. Namun, masih ada cukup sekoci untuk mengeluarkan semua orang dengan selamat. SS Ile de France, sebuah kapal Prancis, tiba di Andrea Doria untuk membantu menyelamatkan penumpang. Kapal itu meluncurkan sekoci untuk menyelamatkan penumpang Andrea Doria. Ile de France hanya berlayar satu hari, jadi masih banyak persediaan yang tersisa untuk membantu penumpang Andrea Doria. Andrea Doria terus miring ke kanan, dan akhirnya mulai tenggelam pada pukul 9:45 pagi tanggal 26 Juli 1956. Sebelumnya, pada pukul 9:00 pagi, semua yang selamat sudah turun dari kapal. Pada pukul 10:00 pagi, Andrea Doria dimiringkan begitu jauh ke kanan sehingga jendelanya menyentuh lautan. Pada pukul 10:09 pagi, kapal itu tenggelam. Ini adalah 10 jam dan 59 menit setelah kapal itu bertabrakan dengan Stockholm. Bagian belakang Andrea Doria terangkat, dan baling-baling kirinya terangkat keluar dari air. Beberapa sekoci yang masih berada di kapal pecah dan mengapung terbalik. Kapal itu telah hanyut sejauh 1,6 mil laut (jarak pengukuran yang digunakan di laut) dari tempat tabrakan dengan Stockholm.
Sebanyak enam kapal berbeda menyelamatkan penumpang Andrea Doria, termasuk Stockholm dan Ile de France. Stockholm adalah yang terakhir tiba, karena rusak. Banyak keluarga yang harapan mereka untuk melihat orang-orang yang mereka cintai kembali hancur. Yang paling terkena dampaknya adalah mereka yang bertemu dengan anggota beberapa keluarga yang berimigrasi ke Amerika Serikat dengan harapan kehidupan baru. Chrysler Norseman, sebuah mobil prototipe yang menuju New York, juga hilang bersama mobil-mobil lain di atas Andrea Doria. Sebuah mobil mewah Rolls-Royce juga ada di Andrea Doria.