Po wystartowaniu z Frankfurtu z 97 osobami na pokładzie (36 pasażerów i 61 osób załogi) i trzydniowej podróży przez Atlantyk, sterowiec spłonął 6 maja 1937 r. podczas cumowania na lotnisku w Lakehurst w stanie New Jersey (USA). Zginęło 13 pasażerów i 22 członków załogi oraz główny członek załogi naziemnej, kapitan Ernst Lehmann. Odpowiadał on m.in. za starty Hindenburga. Niektórzy uważają, że stał on na czele sabotażu i kazał zniszczyć Hindenburga. Wiele ofiar nie zginęło w płomieniach, ale zostało przygniecione przez innych, skaczących ze statku pasażerów. Katastrofę przeżył też kapitan sterowca Max Pruss. Z ciężkimi oparzeniami trafił do szpitala.

Jest kilka hipotez co do przyczyn katastrofy. Jedni sugerują sabotaż. Inni, że katastrofa Hindenburga została spowodowana zmęczeniem materiału poszycia sterowca. Pojawiła się również teoria, że sterowiec spłonął z powodu połączenia łatwopalnych substancji zastosowanych w farbie, którą zostało pomalowane poszycie, jednak teoria ta została obalona w programie Discovery "Prawda czy fałsz - pogromcy mitów" w odcinku Tajemnica Hindenburga

Badania ujawniły jednak, że poszycie sterowca było polakierowane środkiem, który miał właściwości gromadzenia w sobie ładunku elektrycznego. Podczas przelotu, na skutek tarcia powietrza na poszyciu w tylnej części sterowca zgromadziło się bardzo duża ilość ładunku elektrycznego. Ponadto sterowiec podróżował podczas burzy co jeszcze dodatkowo zwiększyło zgromadzony ładunek. Gdy zacumowano Hindenburga, między płatami naelektryzowanymi poszycia a nienaelektryzowanymi przeskoczyła iskra, która zapoczątkowała pożar łatwopalnej powłoki, zawierającej azotan celulozy i pył aluminiowy. Pożar wodoru nastąpił dopiero po kontakcie z ogniem. Za tą teorią przemawia również fakt, że na zdjęciach płomienie mają silną barwę – natomiast płomienie palącego się wodoru powinny być niewidoczne. Kolejny argument – wodór w zbiornikach sterowca celowo został silnie nasycony zapachem czosnku; zapach ten nie był odczuwalny przed katastrofą, co kwestionuje nieszczelność zbiorników i wyciek wodoru jako przyczynę katastrofy. Po tym wypadku niektórzy pasażerowie znajdowali w szczątkach maszyny swoje przedmioty, które dziwnym trafem ocalały.

Są również przeciwnicy teorii zapalenia się poszycia jako pierwszego źródła ognia. Wskazują oni, że szybkie rozprzestrzenianie się ognia na poszyciu jest wątpliwe, nawet pomimo łatwopalności poszycia – tym bardziej, że cały sterowiec płonął już w 34 sekundzie od pojawienia się pierwszych języków ognia. Twierdzą też, że kolor płomienia, który powinien być niewidoczny przy palącym się wodorze, dostał intensywnej barwy z powodu innych płonących elementów statku, które zajęły się ogniem – poszycia i aluminiowego szkieletu.

W programie National Geographic "Seconds From Disaster - The Hindenburg Disaster", ekspert NTSB, Grega Feith, specjalizujący się w badaniach katastrof lotniczych, przeprowadził analizę tragedii Hindenburga i doszedł do wniosku, że tak gwałtowny pożar sterowca mógł nastąpić tylko na skutek zapalenia się mieszanki wodoru i tlenu. Pomimo pokrycia poszycia łatwopalnym materiałem, ogień nie mógł się tak szybko rozprzestrzeniać. Przeprowadzony eksperyment potwierdził tą teorię - wykonany do celów doświadczenia fragment poszycia palił się zbyt wolno. Po analizie dokumentów i zeznań świadków w programie przedstawiono następującą kolejność zdarzeń:
1. Przed lądowaniem sterowca następuje gwałtowna zmiana kierunku wiatru. Kapitan nakazuje wykonanie ostrego skrętu w lewo w celu utrzymania właściwego kursu.
2. Naprężenie spowodowane tym manewrem powoduje zerwanie jednej z wielu stalowych lin wzmacniających konstrukcję kadłuba. W programie wspomniano, że zerwania lin zdarzały się już wcześniej.
3. Podczas zerwania lina uszkadza jeden ze zbiorników z wodorem znajdujący się w części ogonowej. Z uszkodzonego zbiornika wydobywa się wodór i ulatnia do atmosfery. Świadkowie twierdzą, że widzieli, falujący fragment poszycia w górnej części ogonowej. Potwierdza to teorię, że właśnie w tym miejscu ulatniał się wodór.
4. Kapitan zauważa, że ogon sterowca zaczyna opadać. W celu wyrównania położenia zarządza zrzut wody balastowej z części ogonowej. Zwiększony ciężar ogona mógł być spowodowany utratą wodoru, a więc zmniejszeniem siły nośnej w tej części sterowca.
5. Zrzut wody balastowej nie pomaga - kapitan wysyła sześciu członków załogi do części dziobowej aby wyrównać ich ciężarem położenie sterowca.
6. Następuje zrzucenie lin cumowniczych, które szybko nasiąkają wodą na skutek padającego deszczu. Mokre liny powodują przepływ ładunku elektrycznego zgromadzonego na poszyciu sterowca. Następuje przeskok iskry pomiędzy naelektryzowanym poszyciem, a metalową konstrukcją Hindenburga. Iskra zapala wodór wydobywający się z uszkodzonego zbiornika.
7. Pożar rozprzestrzenia się gwałtownie obejmując cały sterowiec. Wraz z płonącą mieszanką wodoru z tlenem, spala się też poszycie i inne elementy konstrukcyjne, co tłumaczy jaskrawo-pomarańczowy kolor płomieni, a nie bezbarwny, jak w przypadku spalania czystego wodoru.

Za tą teorią przemawia fakt, że procedury ustanowione przez producenta, zabraniały lądowania w takich warunkach atmosferycznych jakie miały miejsce w dniu katastrofy (burza i silny wiatr). Z powodu opóźnienia kapitan Max Pruss zdecydował się jednak lądować. Dr. Hugo Eckener, prezes Luftschiffbau Zeppelin GmbH, obwiniał za katastrofę kapitana, który świadomie złamał przepisy co jego zdaniem, doprowadziło do tragedii.

Kapitan Pruss uważa, że przyczyną pożaru był sabotaż, a dokładniej – pocisk zapalający wystrzelony z karabinu snajperskiego. Moment, gdy na sterowcu pojawiły się pierwsze języki ognia, nie został jednak przez nikogo sfilmowany, co dodatkowo utrudniło ustalenie przyczyny katastrofy.

Jedna z hipotez głosi, że przyczyną tak szybkiego rozprzestrzeniania się ognia i zarazem łatwopalności powłoki mogła też być farba zawierająca termit. Termit składa się z dwu składników: pyłu aluminiowego i tlenku żelaza, przy czym by utworzyć termit, potrzebne są ścisłe proporcje obu składników i bardzo dobre ich wymieszanie. Tymczasem sterowiec pokryty był farbami zawierającymi te składniki w różnych miejscach: od góry osłony balonetów były pokryte farbą zawierającą tlenek żelaza dla ochrony przed promieniowaniem UV, a pod spodem farbą zawierającą lekkie aluminium.

Katastrofa Hindenburga, choć nie była pierwszą katastrofą tego typu w dziejach, położyła kres wykorzystaniu sterowców do przewozu pasażerów w celach turystycznych.